某型載貨汽車車架輕量化研究.pdf

1、自1973年石油危機以后,對汽車的改進已經(jīng)成為汽車行業(yè)創(chuàng)新的一個重要方向,輕量化問題是人們尤其關(guān)注的焦點,其中主要有兩個原因:第一是能源問題;第二是地球環(huán)境問題。隨著能源和環(huán)境的壓力不斷增大,世界各國越來越重視資源和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展,載貨汽車要想得到可持續(xù)發(fā)展,必須在節(jié)能和環(huán)保方面不斷改進。載貨汽車車架輕量化研究對企業(yè)自身、用戶及整個社會都具有重要意義。
　　為了研制開發(fā)結(jié)構(gòu)性能好、自重輕、整車達到全國行業(yè)領(lǐng)先水平的高性能產(chǎn)品,長沙

2、福田汽車科技有限公司與湖南大學合作,對某型載貨汽車車架性能進行分析與優(yōu)化改進。本文研究內(nèi)容源自于此項目,主要任務(wù)是對載貨汽車車架進行輕量化研究,在滿足剛度、強度以及振動性能的基礎(chǔ)上達到載貨汽車車架輕量化的目的。
　　論文主要研究工作如下
　　(1)對載貨汽車車架進行有限元建模。運用長沙福田汽車科技有限公司提供的CAD模型,在 HyperMesh軟件中建立了某型載貨汽車車架結(jié)構(gòu)的有限元模型;分析討論了有限元模型建立時需要注意的

3、一些關(guān)鍵問題,如:單元尺寸的選擇、圓孔的處理以及結(jié)構(gòu)的簡化原則。
　　(2)在車架結(jié)構(gòu)有限元模型的基礎(chǔ)上,對載貨汽車車架結(jié)構(gòu)進行兩種典型工況,即彎曲工況與扭轉(zhuǎn)工況下的靜態(tài)響應(yīng)分析,得出了車架在兩種典型工況下的應(yīng)力和位移分布情況,并對該分析結(jié)果進行了強度的校核。從靜態(tài)響應(yīng)分析結(jié)果可以看出,該載貨汽車的車架擁有良好的結(jié)構(gòu)性能,能很好的滿足靜強度要求,為車架的進一步優(yōu)化設(shè)計與結(jié)構(gòu)改進提供了依據(jù)。
　　(3)在建立的車架結(jié)構(gòu)有限元模

4、型的基礎(chǔ)上,選用 Nastran軟件中的Lanczos算法對車架結(jié)構(gòu)進行了模態(tài)分析,求得載貨汽車車架結(jié)構(gòu)的一階扭轉(zhuǎn)頻率為8.90Hz,一階橫向彎曲頻率為15.42Hz。有限元模態(tài)分析結(jié)果表明,該載貨汽車車架前幾階固有頻率均在要求的頻率范圍之內(nèi),有效的避免了共振現(xiàn)象的發(fā)生。
　　(4)以載貨汽車車架有限元模型為研究對象,以板件厚度為設(shè)計變量,建立了車架最大彎曲應(yīng)力、最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的響應(yīng)面近似模型,并運用顯著性分析方法對所得到的模型進行

5、了誤差分析,表明相應(yīng)的響應(yīng)面模型是可靠的,可以用于后續(xù)的研究分析。采用遺傳算法對近似模型進行優(yōu)化,根據(jù)優(yōu)化結(jié)果獲得車架板件的最優(yōu)厚度值。優(yōu)化后車架的質(zhì)量從712.6kg減少到652.2kg,減少了60.4kg,在保證剛度和強度的前提下,較好的達到了輕量化的目的。
　　本文以某載貨汽車車架為研究對象,在對車架進行有限元分析的基礎(chǔ)上,以兩種典型工況下的最大應(yīng)力值為約束條件,運用響應(yīng)面近似模型與優(yōu)化方法對車架進行了輕量化設(shè)計。對車架結(jié)構(gòu)