汽车车架设计（商用车）

论文总字数：18699字

摘 要

随着人们生活水平的提高和社会的发展进步，人们对于汽车有了更大的需求，汽车成了人们生产生活中不可缺少的一部分。根据城市交通需求，现设计一款全承载10.5米纯电动城市公交桁架。本论文在设计前参考过国内部分新能源汽车的车架设计方案，结合自己的观点优化设计方案。其中整车总体技术方案中的整车主要技术参数、前后悬系统方案、电机总成布置方案、动力电池组布置方案在桁架设计之前形成初稿，作为桁架前期的设计输入。并通过CAE分析不同工况受力，以及国家或国际汽车标准，校核结果显示此设计桁架符合设计生产要求。

关键词: 纯电动城市公交；车架设计； CAE分析； 国家法规标准

Car frame design (commercial vehicles)

Abstract

With the improvement of people’s living standards and the development of the society, people have greater needs for automobiles, and cars have become an indispensable part of people’s lives. According to the needs of urban transportation, a 10.5-meter pure electric urban bus truss is being designed. In this paper, before the design, we refer to the frame design of some new energy vehicles in China, and optimize the design scheme based on our own opinions. The main technical parameters of the vehicle, the front and rear suspension systems, the layout of the motor assembly, and the layout of the power battery pack in the overall technical plan of the vehicle constitute a preliminary draft of the truss design before the truss design. And through CAE analysis of different working conditions, as well as national or international automotive standards, the check results show that this design truss meet the design and production requirements.

Keywords: Pure electric city bus, Frame design, CAE analysis, National regulations and standard

目录

摘 要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1概述 1

1.2汽车发展背景及国内外现状 1

1.2.1汽车发展背景 1

1.2.2国外城市公交发展现状 1

1.2.3我国城市公交发展现状 2

1.2.4新能源汽车设计的特点 2

1.3 CAE在汽车设计行业的发展 2

第二章 车架结构选型 3

2.1车架结构形式 3

2.2本课题的结构类型 4

2.2.1桁架的定义 4

2.2.2确定车架选型方案 4

第三章 车架总体布置及规划 5

3.1车架总体布置原则 5

3.2总布置整车性能对桁架的要求 5

3.2.1弯曲刚度要求 5

3.2.2疲劳强度要求 5

3.2.3扭转刚度要求 5

3.3车架总体尺寸确定 6

第四章 车架主体梁设计 8

4.1主体骨架的设计 8

4.2 车架的受力情况分析 10

4.2.1 静载受力 10

4.2.2 运动受力 10

4.2.3 其它受力 10

4.3 纵梁的选型 11

4.3.1 一般桁架梁断面 11

4.3.2矩形截面力学参数分析 12

4.3.3自由扭转惯性矩 13

4.3.4薄壁杆件截面力学参数的简化计算 13

4.4 纵梁主参数选择 14

4.5 纵梁初步计算 14

4.6 横梁的选型 15

4.7桁架的连接方式与特点 16

4.8 公差分析及控制 16

4.8.1装配公差范围 16

4.8.2设计与控制 16

第五章 车架有限元分析 17

5.1车架的有限元分析 17

5.2加载情况描述 17

5.2.1弯曲刚度分析 18

5.2.2扭转刚度分析 18

5.3不同工况强度分析 19

5.3.1静载工况 19

5.3.2匀速直线运动工况 21

5.3.3扭转工况 21

5.3.4紧急制动工况 23

5.3.5急速转弯工况 24

5.4应力偏大的优化分析 26

5.5优化后结果 27

第六章 总结 28

致谢 29

参考文献 30

第一章 绪论

1.1概述

随着汽车工业的不断发展，新能源汽车技术也取得了不断的进步,汽车自诞生以来，百年的时间，一直都在深刻的影响着人们的生产生活。对于中国来说，随着改革开放，人们的生活富足，对于生产要求的不断提高，汽车正成为人们必不可缺的一部分。随着时代的进步，汽车的设计也变得更加完善，更加精密，质量和安全性也有了很大的提升，所以说汽车成为了世界上各行各业人们必不可缺的伙伴，与此同时汽车产业的蓬勃发展从另一个侧面也体现出了一个国家强大。

汽车毕竟是机械设备，所以一辆合格的汽车要具有精密的机械设计，并且要具备安全性，设计上要具有一定的合理性并且符合国家以及国际的相关法律规定，最重要的是要让老百姓买得起用的起，不要产生太大的经济负担，对于城市公交来说，相对高的可靠性，舒适性都是非常重要的，在城市出行自然离不开城市公交。

有限元法在汽车行业地位举足轻重，上世纪有限元法就诞生，目前比较有名的是美国的ANSYS公司，该公司在CAE分析软件方面遥遥领先，技术成熟，全球各大汽车制造商都采用其软件，分析汽车各项功能或者模块是否符合要求，把问题清晰化，相应的优化方案也随之简单化，当然每年付给ANSYS的版权费用也是昂贵的。在产品开发阶段，对车架静应力、刚度、振动模态以至动应力和碰撞安全等，可进行有限元分析。为其优化设计提供更好的参考数据，为缩短产品开发周期创造了有利条件。

通常汽车在设计上都遵循常规的机械三化原则：一是模块化，二是标准化，三是通用化，本文的桁架设计始终依循这三点来设计。

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