基于公交客車結構強剛度分析的輕量化研究.pdf

1、公交客車輕量化設計是客車發(fā)展的趨勢之一，公交客車車身骨架質量約占整車質量的30～50％。因此，車身骨架輕量化是整車輕量化最直接有效的方法，輕量化設計有助于延長公交客車的使用壽命；改善整車的動力性；降低燃油消耗、尾氣排放與生產(chǎn)制造成本。
　　本文以某客車公司研究開發(fā)的公交客車車身骨架為研究對象。首先，論述了客車輕量化研究的重要性、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及輕量化方法，介紹了有限元分析軟件。然后，根據(jù)公交客車車身骨架的結構特點、總布置和承載特性

2、，建立了公交客車車身骨架有限元模型。確定了彎曲、扭轉、緊急制動、緊急轉彎四種典型工況，設定了結構強剛度、自由模態(tài)分析的邊界條件，得到了該車身骨架的靜態(tài)剛度和動態(tài)剛度、四種工況下的應力分布情況、前10階的自由振動頻率和振型。掌握了原車身結構基本性能，確定了整車的高應力部件，對高應力區(qū)域部件改進設計，為后續(xù)的輕量化設計提供結構合理、可靠的有限元模型。
　　本文運用靈敏度分析與尺寸優(yōu)化相結合的方法對整車進行輕量化設計。首先，將高應力區(qū)域

3、結構改進后的有限元模型中的薄壁管件厚度作為設計變量，一階扭轉頻率和扭轉剛度最大化為目標函數(shù)，質量最小為約束條件，建立公交客車靈敏度分析的數(shù)學模型，對客車骨架進行靈敏度分析。然后，根據(jù)靈敏度分析結果，建立了尺寸優(yōu)化的數(shù)學模型，對整車車身骨架進行尺寸優(yōu)化，獲得最優(yōu)尺寸?？紤]到矩形空心截面型材的可加工制造性，對最優(yōu)尺寸進行圓整。并對相對靈敏度高的薄弱部件進行性能優(yōu)化，設計出新的車身骨架結構。新舊車身骨架結構進行性能對比分析，以驗證新設計的車身