基于ANSYS的某客车车架刚度与模态分析.pdf
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1、基于 的某客车车架刚度与模态分析杜 松基金项目:年安徽省级质量工程特色高水平专业(编号)年安徽省高等学校省级教学示范课(编号)和 年安徽省高等学校质量工程(编号)的成果之一收稿日期:作者简介:杜松()重庆涪陵人 硕士 讲师 研究方向:汽车运用技术:(安徽交通职业技术学院 安徽合肥)摘要:为检验车架设计合理性 文章利用 软件建立车架三维模型 运用 对车架刚度和自由模态进行分析 通过刚度分析计算出了车架弯曲刚度值和扭转刚度值 通过模态分析验证了车架在汽车怠速和正常行驶时能够避免共振现象的发生 关键词:车架 刚度 模态分析 中图分类号:文献标识码:文章编号:()():/车架是客车的主要安装基体 承受
2、着各种工况下的激励作用 对整车起到支承作用 在车架设计时需要考虑车架的强度和刚度要求 以保证车架能承载规定载荷 避免车架因刚度不足发生变形引起各零部件发生相对位移 导致车辆不能正常运行 影响行车安全 车架三维模型的建立该客车车架由钢板厚度均为 的 根纵梁和 根横梁组成 纵梁长 米 横梁宽 两个纵梁都由槽型刚制成 第、根横梁为槽型刚制成 第、根横梁为薄钢板冲压而成 纵梁与横梁由密制焊接连接 刚度足够 文章将车架视为一整体进行研究 利用 软件 按照客车车架的大小建立几何模型 如图 所示图 车架模型图 车架有限元模型的建立 材料的属性这款客车的车架材料使用了 的低碳钢在表 中显示了这款车的材料属性表
3、 材料参数泊松比弹性模量()密度(/)屈服强度()有限元模型修整把构架模板导出为 模式 之后导入到 软件中 针对普通客车底盘上梁槽的结构特征 对构架的模板进行了相应的优化 第一是去除小于 的小孔 因为这种小孔对构架质量的提高作用不大 只会对局部结构造成整体质量降低 而小孔的存在对模型的有限元网格效果作用影响较大 网格质量又将直接影响分析可靠性 为了保证网格质量所以将其删除 第二是删去了车架上尺寸较小的倒圆 因为较小的倒圆对车架上有限元的网格质量影响较大 很容易出现很不合格网格 人工修复难度较大 所以为了提高网格质量并获得合格的网格划分结果 需要删除较小直径的倒圆 网格的划分文章采用自动划分网格
4、 采用四方形网格且设置网格边长小于 的网格 以获得高精度的网格质量 获得车架模型质量 网格节点(总第 期)(.)年第 期 九江学院学报(自然科学版)()数 个 单元总数 个 车架有限元模型如 所示图 车架网格划分整体图 车架的刚度分析客车在不同工况下行驶受到各种复杂的载荷车架在载荷作用下容易发生变形 车架抗变形能力的指标主要是车架的刚度 文章主要对车架的弯曲刚度和扭曲刚度进行分析 车架的弯曲刚度分析车架的弯曲刚度是指车架载荷与所引起的车架最大挠度值之比 将车架视为简支梁 将垂直于简支梁的力集中加载于梁的中点 如图 所示 简支梁在垂直方向发生的最大位移 也就是最大的挠度 将测量结果代入简支梁弯曲
5、刚度计算公式()就可以计算出结果图 车架弯曲刚度示意图弯曲刚度计算公式:()()式中 表示弯曲刚度值()表示集中载荷()表示轴距()表示从支点到测点的距离()表示测点的挠度()以轴距中点进行载荷集中加载点 即 /则计算公式简化为:()在 的计算中 通过约束前二轮钢板弹簧中点在车架纵梁上的垂直投射点在、三个方向上的水平运动自由度 通过约束后二轮钢板弹簧中点在车架纵梁上的垂直投射点在 方向上的水平运动自由度 在二根纵梁的中点上施加 的载荷 有限元分模型如图 所示图 车架弯曲刚度分析模型图 车架弯曲刚度位移图通过位移云图()可知车架的最大变形挠度为 即 车架的轴距为 即 代入公式()计算得车架的弯曲
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