基于公交客車結(jié)構(gòu)強(qiáng)剛度分析的輕量化研究.pdf

1、公交客車輕量化設(shè)計(jì)是客車發(fā)展的趨勢(shì)之一，公交客車車身骨架質(zhì)量約占整車質(zhì)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(shè)計(jì)有助于延長(zhǎng)公交客車的使用壽命；改善整車的動(dòng)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(duì)象。首先，論述了客車輕量化研究的重要性、國(guó)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(jié)構(gòu)特點(diǎn)、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(zhuǎn)、緊急制動(dòng)、緊急轉(zhuǎn)彎四種典型工況，設(shè)定了結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(dòng)態(tài)剛度、四種工況下的應(yīng)力分布情況、前10階的自由振動(dòng)頻率和振型。掌握了原車身結(jié)構(gòu)基本性能，確定了整車的高應(yīng)力部件，對(duì)高應(yīng)力區(qū)域部件改進(jìn)設(shè)計(jì)，為后續(xù)的輕量化設(shè)計(jì)提供結(jié)構(gòu)合理、可靠的有限元模型。
　　本文運(yùn)用靈敏度分析與尺寸優(yōu)化相結(jié)合的方法對(duì)整車進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)。首先，將高應(yīng)力區(qū)域

3、結(jié)構(gòu)改進(jìn)后的有限元模型中的薄壁管件厚度作為設(shè)計(jì)變量，一階扭轉(zhuǎn)頻率和扭轉(zhuǎn)剛度最大化為目標(biāo)函數(shù)，質(zhì)量最小為約束條件，建立公交客車靈敏度分析的數(shù)學(xué)模型，對(duì)客車骨架進(jìn)行靈敏度分析。然后，根據(jù)靈敏度分析結(jié)果，建立了尺寸優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型，對(duì)整車車身骨架進(jìn)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(duì)最優(yōu)尺寸進(jìn)行圓整。并對(duì)相對(duì)靈敏度高的薄弱部件進(jìn)行性能優(yōu)化，設(shè)計(jì)出新的車身骨架結(jié)構(gòu)。新舊車身骨架結(jié)構(gòu)進(jìn)行性能對(duì)比分析，以驗(yàn)證新設(shè)計(jì)的車身