客車車架輕量化的研究與設(shè)計(jì),客車,車架,量化,研究,鉆研,設(shè)計(jì) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 設(shè)計(jì)(論文)題目： 客車車架輕量化的研究與設(shè)計(jì) 　　　　　　　　 學(xué)生姓名： 二級(jí)學(xué)院： 班　　級(jí)： 提交日期： 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 目錄 目 錄 摘 要 III Abstract IV 1 緒 論 1 1.1課題研究的背景 1 1.2課題研究目的和意義 1 1.3車架輕量化的發(fā)展與現(xiàn)狀 2 1.4本文主要研究內(nèi)容 2 2車架模型的建立 4 2.1客車車架概述 4 2.2車架三維實(shí)體模型建立 4 2.2.1車架寬度確定 4 2.2.3車架橫梁形式確定 5 2.2.4車架縱梁與橫梁銜接型式的確定 6 2.2.2車架縱梁形式確定 7 2.3車架有限元模型的建立 10 3客車車架靜力學(xué)分析 12 3.1車架靜態(tài)性能分析 12 3.1.1車架彎曲工況 12 3.1.2車架緊急制動(dòng)工況 14 3.2客車車架強(qiáng)度分析 15 3.3本章小結(jié) 15 4客車車架模態(tài)分析 16 4.1模態(tài)分析理論 16 4.2車架模態(tài)性能分析 16 4.3車架整體模態(tài)評(píng)價(jià) 18 5客車車架輕量化設(shè)計(jì) 20 5.1優(yōu)化概述 20 5.2優(yōu)化設(shè)計(jì) 20 6總結(jié)和展望 25 6.1全文總結(jié) 25 6.2研究展望 25 參考文獻(xiàn) 27 致謝 28 II 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 摘要 客車車架輕量化的研究與設(shè)計(jì) 摘 要 本課題以某客車車架作為研究對(duì)象，首先對(duì)客車車架輕量化的發(fā)展與現(xiàn)狀進(jìn)行講述，然后選用CATIA軟件對(duì)客車的車架進(jìn)行三維建模，在這個(gè)基礎(chǔ)上建立客車車架的有限元模型并且應(yīng)用有限元分析軟件ANSYS對(duì)客車車架施加載荷和約束，對(duì)客車車架的強(qiáng)度進(jìn)行分析與計(jì)算，在靜態(tài)有限元模型的基礎(chǔ)上選用車架前五階固有頻率和振型進(jìn)行模態(tài)分析。最后在車架使用方鋼的材料強(qiáng)度足夠的情況下，針對(duì)靜態(tài)分析結(jié)果和模態(tài)分析結(jié)果對(duì)車架進(jìn)行輕量化并對(duì)輕量化后的車架再次進(jìn)行仿真驗(yàn)證。 關(guān)鍵詞：客車車架；車架建模；有限元分析；輕量化設(shè)計(jì) IV 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 Abstract Research and design of lightweight of bus frame Abstract This topic takes a bus frame as the research object.The development and present situation of the lightweight of passenger car frame are described. The CATIA software is used to carry out the 3D modeling of the bus frame. on this basis,the finite element model of the bus frame was established and the finite element analysis software ANSYS was applied to the load and constraint of the frame and calculation of the strength of the bus frame. In the static finite element model based on selection of the fifth order natural frequency and vibration mode of the front frame modal analysis. Finally the frame use steel enough material strength .According to the results of static analysis , modal analysis results of the frame of lightweight and lightweight frame again verified by simulation. Key words: Bus frame;Frame modeling ;Finite element analysis; Lightweight design 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章緒論 1 緒 論 1.1課題研究的背景 隨著我國經(jīng)濟(jì)水平越來越高，能源的使用程度給環(huán)境所帶來的影響也越來越顯著，生活水平的不斷改善導(dǎo)致汽車數(shù)量趨勢越來越大更使上述問題日益嚴(yán)重。根據(jù)工信部發(fā)布的資料統(tǒng)計(jì)，2015年中國汽車總銷量達(dá)2559.11萬輛，同比前年增長7.3%，銷量連續(xù)6年保持在世界第一，由此可看出我們中國汽車的需求量越來越高，汽車行業(yè)的前景也很廣闊。隨著我國汽車行業(yè)和消費(fèi)市場的不斷壯大和日益成熟，尤其是進(jìn)入21世紀(jì)以來汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車行業(yè)對(duì)促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步和提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著中流砥柱的作用。因此，國內(nèi)外汽車制造廠家都以發(fā)展節(jié)能環(huán)保和輕型可實(shí)用的車輛成為了自己的目標(biāo)，尤其是節(jié)能和環(huán)保這兩個(gè)代名詞更加關(guān)系到人類可持續(xù)發(fā)展，所以減少資源利用和降低排量已經(jīng)成為了國內(nèi)外汽車供應(yīng)廠商共同奮斗的目標(biāo)。 本文研究的客車車架是客車車身結(jié)構(gòu)的重要組成部件，又是一些結(jié)構(gòu)部件的承載基體，因?yàn)榭蛙囋谛旭傔^程中車架受到的外力作用比較多，所以車架應(yīng)該滿足一定的強(qiáng)度和剛度，輕量化的設(shè)計(jì)也須在這此條件下進(jìn)行；目前在現(xiàn)有的輕量化實(shí)施方法中主要采取兩大途徑：第一是采用輕量化的材料，例如采用鋁合金、高強(qiáng)度鋼板和新型材料等強(qiáng)度更高、重量更輕的新材料；第二是應(yīng)用以CAE為基礎(chǔ)的現(xiàn)代結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)設(shè)計(jì)出汽車的結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)部件薄壁化、輕型化并且通過對(duì)車身零部件的工藝改進(jìn)最大限度地來降低汽車結(jié)構(gòu)部件的重量，綜上所述的兩種方法都為達(dá)到輕量化為目的在不同程度上對(duì)其進(jìn)行改善。輕量化設(shè)計(jì)不僅使汽車降低了燃油消耗，減少了排放，改善了環(huán)境，而且還減少了對(duì)其建造過程中資金的投入。因而對(duì)客車車架進(jìn)行輕量化是必要的。 1.2課題研究目的和意義 目前，客車車架輕量化設(shè)計(jì)已經(jīng)成為了汽車設(shè)計(jì)中非常重要的內(nèi)容，主要的研究方法為有限元法，通過對(duì)客車車架在靜態(tài)和模態(tài)的兩種情況下進(jìn)行研究，為之后的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)。本論文通過對(duì)客車車架輕量化的研究對(duì)此選用某一中型客車車架為例，在此基礎(chǔ)上用有限元分析方法對(duì)客車車架在幾個(gè)滿載工況下進(jìn)行分析，然后選取了車架的前五階固有頻率和振型進(jìn)行模態(tài)分析。最后根據(jù)上述的分析結(jié)果對(duì)客車車架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 針對(duì)輕量化的問題，有很多的學(xué)者會(huì)通過改變車身上結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量和厚度來進(jìn)行優(yōu)化，或者通過有限元分析法對(duì)客車車架實(shí)行靜態(tài)和模態(tài)的分析進(jìn)而進(jìn)行輕量化，一旦研究之后不符合車架的使用要求就要重新設(shè)計(jì)，所以大多數(shù)的學(xué)者采用車架優(yōu)化設(shè)計(jì)。足夠的強(qiáng)度和剛度是設(shè)計(jì)車架的前提條件，我們都應(yīng)以這兩方面為研究方向然后再應(yīng)用有限元軟件對(duì)車架進(jìn)行仿真分析，這樣不僅加快了車架設(shè)計(jì)的步伐而且促使我們要提高憂患意識(shí)和科學(xué)技術(shù)的革新。因此，在車架輕量化的研究方面我們還需進(jìn)一步的提高和改善。 1.3車架輕量化的發(fā)展與現(xiàn)狀 目前，我國的客車車架輕量化的研究發(fā)展速度十分迅猛，現(xiàn)今普遍應(yīng)用有限元法來研究汽車局部結(jié)構(gòu)的靜動(dòng)態(tài)分析，而工程領(lǐng)域則致力于對(duì)客車局部結(jié)構(gòu)參數(shù)的輕量化設(shè)計(jì)，但是與其他先進(jìn)國家相比還是有一定的差距。 2015年12月，馬訊等人對(duì)某車架進(jìn)行立體建模，利用板殼單元和梁單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分和有限元分析，在有限元計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上，采用尺寸參數(shù)優(yōu)化并且以梁的截面尺寸為設(shè)計(jì)變量，約束變量定義為車架的變形位移和一階頻率，分析工況設(shè)定為彎曲工況和扭轉(zhuǎn)工況，目標(biāo)函數(shù)為質(zhì)量最小，最后優(yōu)化結(jié)果顯示質(zhì)量減輕了13.31%。 2016年3月，武漢理工大學(xué)車輛工程學(xué)院的范世斌等人對(duì)專用車構(gòu)件高強(qiáng)度鋼板強(qiáng)度等代設(shè)計(jì)的板厚計(jì)算問題進(jìn)行了研究，根據(jù)彈性力學(xué)和板殼理論推導(dǎo)出利用高強(qiáng)度鋼板進(jìn)行強(qiáng)度等代設(shè)計(jì)的板厚計(jì)算公式，并用有限元法和所推導(dǎo)的公式對(duì)典型的貨車車架進(jìn)行了強(qiáng)度等代設(shè)計(jì)，從而為高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用和強(qiáng)度的等代設(shè)計(jì)提供了參考借鑒。 從上述的調(diào)查可以看出我國對(duì)于輕量化的研究體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：第一，國內(nèi)輕量化的研究大多數(shù)都體現(xiàn)在客車的車身結(jié)構(gòu)件上；第二，我國由于利用有限元法分析和設(shè)計(jì)車架的年代較晚，而且對(duì)有限元軟件分析不到位和缺乏研究經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的受力分析不精確。隨著技術(shù)的進(jìn)步，有限元方法已經(jīng)被我國絕大多數(shù)的汽車企業(yè)采納，分析結(jié)果也令人滿意，但是還未達(dá)到外國廣泛在汽車整體布局和主要的零部件參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的地步；第三，我國的車架結(jié)構(gòu)輕量化的研究中還處于尚未完全成熟的階段，在部分的研究和設(shè)計(jì)上還過于單一，相對(duì)于國外的技術(shù)我們還有更廣闊的空間來進(jìn)行提高和改善，所以我國應(yīng)大力發(fā)展客車車架輕量化的技術(shù)，爭取走在世界的最前端。 1.4本文主要研究內(nèi)容 本課題以客車車架輕量化為出發(fā)點(diǎn)，敘述了車架輕量化的主要內(nèi)容和方法，并且選擇以某種中型客車車架為參考進(jìn)行如下的研究： （1）應(yīng)用CATIA軟件建立客車車架的實(shí)體模型，然后運(yùn)用 ANSYS 軟件建立車架的有限元模型，并對(duì)此施加載荷和約束，根據(jù)設(shè)計(jì)完成的有限元模型對(duì)客車在行駛過程中的滿載彎曲工況和緊急制動(dòng)工況進(jìn)行車架的應(yīng)力和變形量分析，并且對(duì)性能進(jìn)行評(píng)估，最后采用了有限元中的方法對(duì)車架模態(tài)性能中的前五階固有頻率和振型做出了分析并進(jìn)行了比較； （2）運(yùn)用上述的結(jié)果對(duì)在車架使用方鋼的材料強(qiáng)度足夠的情況下進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，將原車架的材料厚度變小，改變車架橫梁尺寸并且對(duì)模型變化后的車架進(jìn)行強(qiáng)度分析，降低車架的質(zhì)量和體積，進(jìn)而達(dá)到車架輕量化和提高經(jīng)濟(jì)性的目的。 3 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章車架模型的建立 2車架模型的建立 2.1客車車架概述 客車車架作為整個(gè)客車車身的一部分，其功能比較全面，它不僅是起著支承、連接發(fā)動(dòng)機(jī)、懸架系等零部件的作用，而且還把他們組合在一起構(gòu)成了整個(gè)車身。在此基礎(chǔ)上，客車車架還要承受外部施加的各種載荷和各部件的質(zhì)量，車架總體的布置決定了整個(gè)底盤的構(gòu)造。如今，車架結(jié)構(gòu)可分為縱梁式車架和三段式車架，縱梁式車架在實(shí)際運(yùn)用中十分廣泛，本文也建立了這一類型的車架模型。 本課題研究的客車車架是縱梁式車架。車架中的縱梁是主要承載件，車架中的橫梁與左右縱梁構(gòu)成了一個(gè)整體框架，這樣能保證車架有足夠的剛度。但是由于汽車在不同工況下行駛中車架會(huì)受到各種載荷的作用。為了能提高車架在實(shí)際生活中的使用壽命，所以選用車架的材料應(yīng)具備一定的屈服強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。 2.2車架三維實(shí)體模型建立 課題運(yùn)用三維軟件CATIA對(duì)客車車架進(jìn)行實(shí)體建模,通過建立的車架模型導(dǎo)入ANSYS中簡化后進(jìn)行參數(shù)化建模.課題建立的客車車架模型是由兩根彎縱梁和六根橫梁組成，車架總質(zhì)量為250kg。 2.2.1車架寬度確定 車架的寬度是左、右縱梁腹板外旁邊面之間的寬度。發(fā)動(dòng)機(jī)的外輪廓寬度、前輪的最大轉(zhuǎn)角、車架的外側(cè)輪胎寬度、鋼板彈簧的寬度等都會(huì)對(duì)車架的寬度造成影響。為了提高汽車的橫向穩(wěn)定性可以通過加大車架寬度來實(shí)現(xiàn)。通常，車架的寬度依據(jù)汽車整體安置的參數(shù)來斷定。 本次選用的整車參數(shù)參考某車型，具體參數(shù)如下： 發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)：YC4FA130-40 外形尺寸：7020×2040×2790mm 前輪距：1665mm 后輪距：1650mm 軸距：3950mm 整備質(zhì)量：4500KG 本次設(shè)計(jì)依據(jù)某車型的整車參數(shù)，參考此車型現(xiàn)有車架，對(duì)其現(xiàn)有的設(shè)計(jì)進(jìn)行相關(guān)改進(jìn)，設(shè)計(jì)出更加符合該車型參數(shù)及該車型工作狀態(tài)的車架，本規(guī)劃方案取車架的寬度為1300mm，車架前后等寬。因?yàn)榭紤]到車架的縱梁是不規(guī)則曲面，所以，車架中間位置處的四根橫梁寬度相比較車架前后橫梁寬度而言更短一些，取為800mm。 2.2.3車架橫梁形式確定 車架橫梁將左、右縱梁銜接在一起，構(gòu)成一個(gè)框架，使車架有足夠的抗彎剛度，汽車首要總成經(jīng)過橫梁來支承。本次方案中橫梁整體設(shè)計(jì)為上、下表面平直的方型鋼結(jié)構(gòu)。繪制出的橫梁截面、橫梁拉伸和橫梁整體如下圖2.1和2.2和2.3所示。 圖2.1橫梁截面圖 圖2.2橫梁拉伸圖 圖2.3橫梁整體圖 2.2.4車架縱梁與橫梁銜接型式的確定 橫梁和縱梁的固定辦法可分為鉚接、焊接和螺栓銜接等方法。 本規(guī)劃方案中，橫梁與縱梁的銜接方法大體都運(yùn)用鉚接和焊接銜接。第一、二、六根橫梁焊接在縱梁上，第三、四、五根橫梁根橫梁與縱梁采用鉚接的方式。車架正面向上鉚接彈簧支架、發(fā)動(dòng)機(jī)支撐等。車架反面鉚接后橋零件，一般用低碳合金鋼沖壓而成。連接板用于連接橫梁和縱梁，增強(qiáng)縱梁的強(qiáng)度。以壓彎件為主，材料主要為高強(qiáng)度鋼板。對(duì)材料的成形性能要求不高，但要求材料的壓彎回彈小。繪制出的連接板截面、拉伸和連接板整體如下圖2.4、2.5和2.6所示。 圖2.4連接板截面圖 圖2.5連接板拉伸圖 圖2.6連接板整體圖 2.2.2車架縱梁形式確定 車架的縱梁構(gòu)造，一方面要保證車架的功用，另一方面要滿意整車整體安置的請(qǐng)求。 縱梁的長度通常接近汽車長度，其值約為1.4—1.7倍汽車軸距。 依據(jù)本規(guī)劃的請(qǐng)求，再思考縱梁截面的特色，本方案規(guī)劃的縱梁選用上、下翼面是彎曲等高的方形鋼。車架模型中的左右兩根彎縱梁總長為6000mm。優(yōu)點(diǎn)：有較好的抗彎強(qiáng)度，有杰出的經(jīng)濟(jì)性，縱梁部分會(huì)較低，對(duì)應(yīng)的地板高度也會(huì)降低，汽車的穩(wěn)定性得到優(yōu)化，上、下車方便，應(yīng)用于各種客車上。繪制出的縱梁截面、縱梁線架和使用掃描命令之后的縱梁實(shí)體如下圖2.7、2.8和2.9所示。 圖2.7縱梁截面圖 圖2.8縱梁線架圖 圖2.9縱梁實(shí)體圖 畫出的第一根橫梁實(shí)體與縱梁實(shí)體裝配并且把連接板裝配在車架上進(jìn)行著色后如下圖2.10所示。根據(jù)橫梁的長度采用鏡像命令畫出左右縱梁如下圖2.11所示。畫出第二根橫梁實(shí)體利用平移和旋轉(zhuǎn)命令進(jìn)行裝配如下圖2.12所示。 圖2.10第一根橫梁實(shí)體裝配 圖2.11左右縱梁實(shí)體裝配 圖2.12第二根橫梁實(shí)體裝配 畫出第三橫梁實(shí)體利用平移和旋轉(zhuǎn)命令進(jìn)行裝配如下圖2.13所示。 圖2.13第三根橫梁實(shí)體裝配 畫出第四根橫梁實(shí)體利用平移和旋轉(zhuǎn)命令進(jìn)行裝配如下圖2.14所示。 圖2.14第四根橫梁實(shí)體裝配 畫出第五根橫梁實(shí)體利用平移和旋轉(zhuǎn)命令進(jìn)行裝配如下圖2.15所示。 圖2.15第五根橫梁實(shí)體裝配 在上述基礎(chǔ)上采用CATIA軟件建立的三維幾何模型進(jìn)行完全裝配后如下圖2.16所示。 圖2.16三維幾何模型圖 客車車架材料選用的是方鋼材料，它的主要成分是鐵元素，含碳量達(dá)0.5%，材料的許用應(yīng)力為300Mpa，材料的許用最大位移量為5mm，材料厚度為3mm為了能夠更好的保護(hù)乘車人員的安全，因此選用了方鋼材料。 方鋼有很多的優(yōu)點(diǎn)：在制造的時(shí)候不需要太多的工藝，加工的時(shí)候性能也是極好，具有很強(qiáng)的硬度，價(jià)格也比較實(shí)惠，在生活中方鋼并不只是在汽車方面有涉及到，在其他很多領(lǐng)域都是也應(yīng)用廣泛。 2.3車架有限元模型的建立 在有限元模型建立前首先要進(jìn)行單元類型的選擇，由于是將在CATIA建好的模型直接導(dǎo)入ANSYS軟件，則需要先對(duì)CATIA文件進(jìn)行一些處理，需將CATIA中的文件另存為model格式，然后在ANSYS軟件中以File>Import>Catia的順序操作，找到相應(yīng)文件打開即可。將導(dǎo)入模型改為實(shí)體結(jié)構(gòu)：PlotCtrls>Style>Solid Model Facets，選Normal Faceing?？蛙囓嚰艿臋M梁和縱梁選取實(shí)體單元Solid92。如下圖2.17所示。 圖2.17單元類型選擇圖 定義材料密度為6.68×106kg/m3,如下圖2.18所示。 圖2.18材料密度定義圖 定義彈性模量為2.13×105MPa和泊松比為0.3，如下圖2.19所示。 圖2.19彈性模量定義圖 對(duì)于有限元來說，劃分網(wǎng)格是其中最關(guān)鍵的一個(gè)步驟，網(wǎng)格質(zhì)量的好壞直接影響解算的精度和速度。ANSYS 的網(wǎng)格劃比較智能，具有自由網(wǎng)格、掃掠網(wǎng)格、映射網(wǎng)格等多重控制方法。點(diǎn)擊DM 界面分析樹Mesh，在出現(xiàn)的Details of “Mesh”框中將相關(guān)性Relevance設(shè)置為最高100，網(wǎng)格劃分的元素大小Element Size設(shè)為8mm,屬性設(shè)置完成右擊Mesh點(diǎn)擊Generate Mesh對(duì)車架進(jìn)行網(wǎng)格劃分。網(wǎng)格劃分越小，分析結(jié)構(gòu)就越接近于實(shí)際存在的情況。最后劃分出來的網(wǎng)格模型如下圖2.20所示。 圖2.20車架有限元模型網(wǎng)格劃分圖 30 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章客車車架靜力學(xué)分析 3客車車架靜力學(xué)分析 3.1車架靜態(tài)性能分析 汽車在行駛的過程中，作為主要承載部件的車架承受著很復(fù)雜的載荷，以載荷形式不同大致可以分為四類：彎曲載荷、扭轉(zhuǎn)載荷、側(cè)向載荷和縱向載荷。與這四種載荷相對(duì)應(yīng)的是四種主要的典型工況：彎曲工況、扭轉(zhuǎn)工況、急轉(zhuǎn)彎工況和緊急制動(dòng)工況，而彎曲工況和緊急制動(dòng)工況是汽車最基本的，也是對(duì)車架結(jié)構(gòu)影響較大的兩種工況。因而本文僅針對(duì)彎曲工況和緊急制動(dòng)工況進(jìn)行研究分析，為車架的輕量化設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。 3.1.1車架彎曲工況 滿載彎曲工況是模擬汽車在滿載狀態(tài)下，在良好的路面上勻速行駛時(shí)的應(yīng)力和應(yīng)變分布情況。當(dāng)客車車架受到對(duì)稱垂直載荷的作用時(shí)，車架處于彎曲工況，在此種工況下車架會(huì)產(chǎn)生彎曲變形。( ) 考慮到現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力和工作量，不可能將車架上的每個(gè)零部件的受力加載到車架上。本次設(shè)計(jì)采用集中載荷的方法進(jìn)行對(duì)模型的簡化，此車架所承受的力主要包括：車架前段駕駛?cè)藛T、操作系統(tǒng)及前懸總成的質(zhì)量；車架中段乘客及行李的質(zhì)量；車架后段發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱等各部件的質(zhì)量。上述載荷對(duì)車架的作用簡化為車架作用點(diǎn)上的集中載荷，主要有車架前端加力3000N (操作系統(tǒng)和前懸總成質(zhì)量)，車架中段加8500N（乘員及行李），車架后端4500N（發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱和附件的總質(zhì)量）。 將前端加力3000N (操作系統(tǒng)和前懸總成重力等)按照實(shí)際車架的工作情況施加于車輛前段橫梁和縱梁上。在車架中段橫梁和縱梁上施加8500N的力用于模擬車架中部所受乘員及行李重量。將4500N的力施加于車架后端模擬車架后端所受發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱和附件的總重量。此處模擬車架靜態(tài)工況，不需考慮車輛的運(yùn)動(dòng)中狀態(tài)和懸架的剛度。依據(jù)本次車架的車型，前后懸架都是通過螺栓連接連接到車架上。本次仿真分析不考慮懸架質(zhì)量和剛度影響，將懸架和車架裝配位置進(jìn)行固定。在和懸架連接的地方均采用固定約束，將車架前后懸架連接的裝配位置進(jìn)行X、Y和Z方向的自由度進(jìn)行約束。 車架具體集中載荷和約束施加如圖3.1所示 圖3.1彎曲工況下約束圖 將現(xiàn)有工況設(shè)置包括位移和應(yīng)力結(jié)果，提交計(jì)算。打開應(yīng)力和位移云圖根據(jù)計(jì)算結(jié)果得到的彎曲工況下變形和應(yīng)力情況如圖3.2和3.3所示。 圖3.2彎曲工況下位移云圖 圖3.3彎曲工況下應(yīng)力云圖 從上圖3.2中可以看出車架在彎曲工況下的位移情況，最大變形位于第三根橫梁的中間位置處和兩個(gè)縱梁的中間位置，最大位移0.117mm，最小位移為0mm。最大位移遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。從上圖3.3中可以看出車架在彎曲工況下的應(yīng)力分布情況，最大應(yīng)力主要存在于車架的突出部分和懸架連接的構(gòu)件上，最大應(yīng)力存在于車架表面劇烈變化的地方，此處的最大應(yīng)力值14.36MPa，滿足要求。 僅考慮彎曲工況分析結(jié)果，本次車架應(yīng)力和位移遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)，為下一步的輕量化設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。同時(shí)輕量化設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮此處的最大位移和最大應(yīng)力處，最大位移處不應(yīng)進(jìn)行減小厚度處理，最大應(yīng)力處應(yīng)進(jìn)行倒角處理，盡量讓截面變形變得平滑，減小應(yīng)力集中。 3.1.2車架緊急制動(dòng)工況 客車在緊急制動(dòng)的情況下不但考慮到客車自身的重力而且還要考慮剎車時(shí)汽車所持有的慣性力的影響。在這種情況下載荷處理也和彎曲工況相同，此時(shí)車架還受到慣性力載荷（沿著行駛方向）。當(dāng)施加載荷時(shí)除了彎曲工況的載荷，還要加載制動(dòng)力。根據(jù)國家規(guī)定汽車的制動(dòng)數(shù)據(jù)制動(dòng)力，動(dòng)載系數(shù)取為 1.5。 緊急制動(dòng)工況集中載荷的具體設(shè)置和彎曲工況相同，根據(jù)整車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，將車架賦予X方向的國家標(biāo)準(zhǔn)制動(dòng)力加速度。約束的施加和彎曲工況一樣。 車架施加約束載荷后的分布如下圖3.4所示。根據(jù)計(jì)算結(jié)果得到的緊急制動(dòng)工況下變形和應(yīng)力情況如圖3.5和3.6所示。 圖3.4緊急制動(dòng)工況下約束圖 圖3.5緊急制動(dòng)工況下變形圖 圖3.6緊急制動(dòng)工況下應(yīng)力圖 從上圖3.5中可以看出車架在彎曲工況下的位移情況，最大變形位于第三根橫梁的中間位置處和兩根縱梁中間位置，最大位移0.318mm，最小位移為0mm。從上圖3.6中可以看出車架在緊急制動(dòng)工況下的應(yīng)力分布情況，最大應(yīng)力位于車架的中部乘員和行李集中的位置，此處的最大應(yīng)力值20.18MPa，滿足標(biāo)準(zhǔn)。緊急制動(dòng)工況下的應(yīng)力和位移分布和彎曲工況大致相同，應(yīng)力集中的原因也大致類似，在進(jìn)行輕量化的時(shí)候應(yīng)極力避開應(yīng)力集中和位移大的部分。 3.2客車車架強(qiáng)度分析 通過對(duì)該車架的有限元靜態(tài)分析，我們可以準(zhǔn)確的看出在彎曲工況下最大變形位于第三根橫梁的中間位置處和兩個(gè)縱梁的中間位置，最大位移0.117mm，最小位移為0mm，最大應(yīng)力主要存在于車架的突出部分和懸架連接的構(gòu)件上，最大應(yīng)力存在于車架界面劇烈變化的地方，應(yīng)力最大值為14.36MPa。在緊急制動(dòng)工況下車架的最大變形位于第三根橫梁的中間位置處和兩根縱梁中間位置，最大位移0.318mm，最小位移為0mm。最大應(yīng)力在車架的中端部位應(yīng)力最大值為20.18MPa，根據(jù)仿真結(jié)果可知在兩種工況下應(yīng)力最大值都小于方鋼的材料許用應(yīng)力300MPa，而且本次設(shè)計(jì)的車架強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于材料的極限強(qiáng)度，所以適合進(jìn)行輕量化的研究。 3.3本章小結(jié) 本章節(jié)先簡要的介紹了客車車車架在行駛中的承受的載荷，對(duì)此選擇了在客車行駛過程中四種工況中的滿載彎曲工況和緊急制動(dòng)工況做為分析工況，然后在有限元中對(duì)上述工況進(jìn)行分析得出車架的結(jié)構(gòu)變形位移分布情況與應(yīng)力分布情況，從而得出了客車車架在兩種工況下受到應(yīng)力最大的部位，可以更好的進(jìn)行研究分析。計(jì)算結(jié)果表明，該客車車架的強(qiáng)度和剛度都能滿足使用要求，同時(shí)這也為之后車架的輕量化設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章客車車架模態(tài)分析 4客車車架模態(tài)分析 4.1模態(tài)分析理論 模態(tài)分析就是運(yùn)用分析或者做實(shí)驗(yàn)的方法來獲取系統(tǒng)的某些數(shù)值。通過上述的分析方法而得出的模態(tài)參數(shù)包括了特定頻率、特定陣型、模態(tài)質(zhì)量以及模態(tài)阻尼等。在機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)中，模態(tài)分析被振動(dòng)系統(tǒng)中所特有的性能用來作描述，上述的模態(tài)參數(shù)就是表征模態(tài)的各階段參數(shù)。所以模態(tài)分析中振動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程應(yīng)該首先建立在使用模態(tài)參數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行推導(dǎo)，其次通過計(jì)算得出的運(yùn)動(dòng)方程來獲取模態(tài)參數(shù)，最后對(duì)上述基礎(chǔ)上得到的模態(tài)參數(shù)為系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供有效的依據(jù)。 模態(tài)分析根據(jù)不同的獲取模態(tài)參數(shù)的方法可分為兩種：數(shù)值模態(tài)分析和試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析。數(shù)值模態(tài)分析的含義就是使用跟有限元分析相關(guān)的軟件，通過零構(gòu)件的幾何屬性和材料特性等將其不同種類的分布分別用相對(duì)應(yīng)的不同種類的矩陣來表達(dá)，并且根據(jù)上述不同種類的矩陣來確定不同結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)。試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的含義是根據(jù)線性振動(dòng)理論運(yùn)用的測試及信號(hào)處理技術(shù)來獲取結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)的過程，具體是通過對(duì)線性振動(dòng)發(fā)出信號(hào)的時(shí)間變化來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集設(shè)備使用，通過對(duì)求得的頻響函數(shù)來進(jìn)行處理時(shí)間歷程信號(hào)，最后通過曲線擬合法而得到的非參數(shù)模型來識(shí)別獲取結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)。上述所提到的數(shù)值分析法和試驗(yàn)分析法兩者彼此相輔相成。數(shù)值分析法能為試驗(yàn)做基礎(chǔ)，試驗(yàn)分析出的結(jié)果也能用來修正數(shù)值的計(jì)算結(jié)果。 4.2車架模態(tài)性能分析 在對(duì)客車車架進(jìn)行模態(tài)分析時(shí),由于所要求解的結(jié)果是車架結(jié)構(gòu)的固有頻率和固有振型,與所受外力無關(guān),所以可忽略外部載荷的作用。考慮到車架實(shí)際收到的約束的復(fù)雜和現(xiàn)有的研究條件，所以此處不進(jìn)行約束模態(tài)分析而采用自由模態(tài)分析?；谝陨蠋讉€(gè)方面,本課題在對(duì)客車車架模態(tài)性能進(jìn)行分析時(shí)，是建立在車架無約束,無載荷的情況下的有限元自由模態(tài)分析。 車架模態(tài)的分析步驟主要包括：模型的建立、加載求解和結(jié)果觀察四個(gè)階段。具體如下： (1)建立模型：自由模態(tài)分析時(shí)所采用的有限元模型應(yīng)與靜態(tài)分析時(shí)采用的模型一致； (2)加載求解：定義分析類型、指定分析設(shè)置、指定加載過程設(shè)置； (3)觀察結(jié)果：利用有限元軟件觀察各階模態(tài)下車架的頻率以及相對(duì)應(yīng)的陣型。 在上述模態(tài)分析的基礎(chǔ)上計(jì)算后而得到車架的前5階固有頻率如下表4.1所示。得到的振型如下圖4.2-4.6所示。前二階是在車架橫梁與邊梁中部連接處的彎曲與扭轉(zhuǎn)變形，第三、四、五階是前后橫梁與邊梁連接處的彎曲與扭轉(zhuǎn)變形。 表4.1前五階車架固有頻率 階數(shù) 固有頻率（HZ） 1 13.34 2 40.09 3 74.188 4 82.213 5 99.332 4.2一階彎曲模態(tài)振型圖 4.3二階扭轉(zhuǎn)模態(tài)振型圖 4.4三階彎曲模態(tài)振型圖 4.5第四階扭轉(zhuǎn)模態(tài)振型圖 4.6第五階扭轉(zhuǎn)模態(tài)振型圖 4.3車架整體模態(tài)評(píng)價(jià) 一般情況下客車車架能否滿足動(dòng)態(tài)性能的要求都取決于該車架的模態(tài)低階頻率，模態(tài)低階頻率通常表現(xiàn)為模態(tài)一階扭轉(zhuǎn)與彎曲頻率來進(jìn)行判斷與評(píng)價(jià)，主要原則如下： (1)除了車架在一階扭轉(zhuǎn)頻率可以稍低之外，后面階級(jí)的車架的扭轉(zhuǎn)頻率應(yīng)比第一階車架盡可能高些，并且還要將道路的激勵(lì)頻率與其它結(jié)構(gòu)的固有頻率錯(cuò)開，防止客車的車架在與其它結(jié)構(gòu)接觸時(shí)發(fā)生共振； (2)客車車架的模態(tài)頻率應(yīng)避開發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常工作的頻率范圍。 (3)車架的振動(dòng)變形應(yīng)盡量合理，避免在有突發(fā)情況下車輛行駛中所受到的激勵(lì)過多，主要包括有路面激勵(lì)、發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)、車輪不平衡激勵(lì)及傳動(dòng)軸激勵(lì)等。對(duì)于車架來說我們應(yīng)控制好在進(jìn)行彎曲和扭轉(zhuǎn)的情況下所受到的振蕩頻率，以防止車輛產(chǎn)生共振。 汽車在行駛過程中,主要的激勵(lì)來源是路面激勵(lì)和發(fā)動(dòng)機(jī)激振。通常路面激勵(lì)在以下。發(fā)動(dòng)機(jī)怠速激勵(lì)頻率為，在額定工作狀態(tài)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)頻率為。 該車架第一階模態(tài)很有可能處于路面激勵(lì)頻率內(nèi)，極有可能產(chǎn)生共振。因而需針對(duì)車架的動(dòng)態(tài)特性對(duì)該車架進(jìn)行改進(jìn)。擬對(duì)第五和第六橫梁增加剛度、更換材料或者改變外形尺寸，改變其固有頻率，使其遠(yuǎn)離路面激勵(lì)和發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)頻率。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章客車車架輕量化設(shè)計(jì) 5客車車架輕量化設(shè)計(jì) 5.1優(yōu)化概述 在機(jī)械設(shè)計(jì)中有許多優(yōu)化的類型，以下是結(jié)合實(shí)際在機(jī)械設(shè)計(jì)中運(yùn)用的優(yōu)化方案： （1）剛度和強(qiáng)度的優(yōu)化：許多機(jī)械設(shè)備在沒有保證車架剛度和強(qiáng)度的前提下進(jìn)行加工引起了很多不必要的事故，所以保證其剛度和強(qiáng)度是首要條件。因此，在客車車架的剛度和強(qiáng)度都滿足的情況下才能使整車得以正常運(yùn)行，這對(duì)于客車來說非常重要； （2）輕量化：經(jīng)濟(jì)發(fā)展如此迅猛的今天，誰能利用和掌控好有限的資源誰就能獲得最高的技術(shù)，就能走在世界的最前沿。輕量化設(shè)計(jì)不但可以降低材料使用的成本和節(jié)約很多的有限資源而且它還對(duì)整個(gè)國家而言是科學(xué)技術(shù)前進(jìn)的標(biāo)桿，輕量化技術(shù)還給我們解決了有限資源越來越貧乏的問題。如今國內(nèi)外的工程師爭對(duì)輕量化大多采取了如下三種途徑：運(yùn)用新材料，例如高強(qiáng)度鋼、碳合金、碳素纖維增強(qiáng)塑料等；新型制造加工技術(shù)，如專用傳接技術(shù)、專用機(jī)械緊固元件等；優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，盡可能地降低車架上結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量，通過建立的有限元模型使車架上橫梁和縱梁厚度進(jìn)行優(yōu)化。 （3）疲勞優(yōu)化：機(jī)械工程師們經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)很多零構(gòu)件在滿足了剛度和強(qiáng)度的使用前提下，工作了一段時(shí)間后，還會(huì)出現(xiàn)一定量的疲勞磨損，這種現(xiàn)象就是機(jī)構(gòu)疲勞破壞所帶來的問題，對(duì)此我們應(yīng)該要提出針對(duì)這種現(xiàn)象相對(duì)應(yīng)的措施和改善方法。如今的計(jì)算機(jī)技術(shù)在全世界突飛猛進(jìn)，先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)不但能幫助機(jī)械工程師們研究出零構(gòu)件受應(yīng)力分布情況，然后爭對(duì)這一情況分析出受應(yīng)力影響最嚴(yán)重的部位，而且還能經(jīng)過許多次的迭代計(jì)算出疲勞損壞點(diǎn)的時(shí)間，并且對(duì)此提出疲勞優(yōu)化設(shè)計(jì)方案來進(jìn)行改善。 5.2優(yōu)化設(shè)計(jì) 通過車架的有限元模型對(duì)其進(jìn)行靜態(tài)和模態(tài)的分析后，根據(jù)上述的分析結(jié)果可以看出車架使用方鋼的材料強(qiáng)度足夠，因此對(duì)車架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，將原車架橫梁和縱梁部分方鋼型材料厚度由3.0mm改為2.5mm，將車架橫梁除第三根橫梁外截面尺寸縮小為90mm和80mm的方鋼，橫梁的寬度和厚度不變。第五第六橫梁的改變用于改變其第一階固有頻率，目的在于避開25Hz以下的路面激勵(lì)而可能產(chǎn)生共振。其模型變化如下圖5.1和5.2所示。 圖5.1 輕量化前的整體車架圖 圖5.2 輕量化后的整體車架圖 整體車架在輕量化后，它的強(qiáng)度發(fā)生了變化，所以針對(duì)此情況再對(duì)模型變化后的車架作彎曲工況和緊急制動(dòng)工況下的靜態(tài)分析。 (1)車架輕量化后彎曲工況 將前端加力3000N (操作系統(tǒng)和前懸總成重力等)按照實(shí)際車架的工作情況施加于車輛前段橫梁和縱梁上。在車架中段橫梁和縱梁上施加8500N的力用于模擬車架中部所受乘員及行李重量。將4500N的力施加于車架后端模擬車架后端所受發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱和附件的總重量。此處模擬車架靜態(tài)工況，不需考慮車輛的運(yùn)動(dòng)中狀態(tài)和懸架的剛度。依據(jù)本次車架的車型，前后懸架都是通螺栓連接連接到車架上。本次仿真分析不考慮懸架質(zhì)量和剛度影響，將懸架和車架裝配位置進(jìn)行固定。在和懸架連接的地方均采用固定約束，將車架前后懸架連接的裝配位置進(jìn)行X、Y和Z方向的自由度進(jìn)行約束。 車架施加約束和載荷后的分布如下圖5.3所示。根據(jù)計(jì)算結(jié)果得到模型變化后的彎曲工況下變形和應(yīng)力情況如圖5.4和5.5所示。 圖5.3 輕量化后車彎曲工況約束和載荷 圖5.4輕量化后彎曲工況位移云圖 圖5.5 輕量化后彎曲工況應(yīng)力云圖 從上圖5.4中可以看出車架在彎曲工況下的位移情況，最大變形位于第三根橫梁的后面位置處，最大位移0.145mm，最小位移為0mm。最大位移較優(yōu)化前有所改變，位移最大處主要集中于兩根縱梁中間位置。但位移量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。從上圖5.5中可以看出車架在彎曲工況下的應(yīng)力分布情況，最大應(yīng)力位于車架的橫梁和縱梁接觸部分，最大應(yīng)力值16.97MPa，在以后的設(shè)計(jì)中可進(jìn)行倒圓角處理，盡量使界面變化變得平滑，減小應(yīng)力集中。 (2)車架模型變化后緊急制動(dòng)工況 客車在緊急制動(dòng)的情況下不但考慮到客車自身的重力而且還要思考剎車時(shí)車子所持有的慣性力的影響。在這種情況下載荷處理也和彎曲工況相同，此時(shí)車架還受到慣性力載荷（沿著行駛方向）。當(dāng)施加載荷時(shí)除了彎曲工況的載荷，還要加載制動(dòng)力。根據(jù)國家規(guī)定汽車的制動(dòng)數(shù)據(jù)制動(dòng)力，動(dòng)載系數(shù)取為 1.5。緊急制動(dòng)工況集中載荷的具體設(shè)置和彎曲工況相同，根據(jù)整車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，將車架賦予X方向的國家標(biāo)準(zhǔn)制動(dòng)力加速度。約束的施加和彎曲工況一樣。 車架施加約束載荷后的分布如下圖5.6所示。根據(jù)計(jì)算結(jié)果得到的緊急制動(dòng)工況下變形和應(yīng)力情況如圖5.7和5.8所示。 圖5.6 輕量化后的車架制動(dòng)工況約束圖 圖5.7 輕量化后的車架制動(dòng)工況變形圖 圖5.8 輕量化后的車架制動(dòng)工況應(yīng)力圖 從上圖5.7中可以看出車架在彎曲工況下的位移情況，最大變形位于第三根橫梁的后面位置處，最大位移0.338mm，最小位移為0mm。從上圖5.8中可以看出車架在緊急制動(dòng)工況下的應(yīng)力分布情況，最大應(yīng)力位于車架的中部乘員和行李集中的位置，此處的最大應(yīng)力值25.16MPa。 通過對(duì)模型變化前后整體車架的強(qiáng)度分析可以由圖5.4可知，在彎曲工況下優(yōu)化后的車架最大變形量為0.145mm,位于第三根橫梁后面位置處而優(yōu)化前的最大變形量為0.117mm位于第三根橫梁的中間位置處和兩個(gè)縱梁的中間位置與優(yōu)化前相比較變形量雖然增大，但未超過車架許用材料的最大變形量5mm，因此是合理的。由圖5.7可知在制動(dòng)工況下優(yōu)化后的車架最大變形量為0.338mm,位于第三根橫梁后面位置處而優(yōu)化前的最大變形量為0.318mm位于第三根橫梁的中間位置處和兩根縱梁中間位置與優(yōu)化前相比較變形量雖然增大，但未超過車架許用材料的最大變形量5mm，因此是也是合理的。由圖5.5可以看出，在彎曲工況下優(yōu)化后的車架最大應(yīng)力位于車架的橫梁和縱梁接觸部分，此處的最大應(yīng)力值16.97MPa，優(yōu)化前的車架最大應(yīng)力主要存在于車架的突出部分和懸架連接的構(gòu)件上，最大應(yīng)力值為14.36MPa與優(yōu)化前相比較應(yīng)力值雖然增大，但并未超過材料的許用應(yīng)力300MPa，在制動(dòng)工況下優(yōu)化后的車架最大應(yīng)力位于車架的中部乘員和行李集中的位置此處最大應(yīng)力值為25.16MPa，優(yōu)化前的車架最大應(yīng)力也位于車架的中部最大應(yīng)力值為20.18MPa與優(yōu)化前相比較應(yīng)力值雖然增大，但也未超過材料的許用應(yīng)力300MPa，所以此次的客車車架是合理的。綜上結(jié)果表明模型變化后的車架仍滿足強(qiáng)度要求，車身質(zhì)量雖減輕了但有一定的優(yōu)化效果說明輕量化設(shè)計(jì)可行。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第六章總結(jié)與展望 6總結(jié)和展望 6.1全文總結(jié) 本課題首先介紹客車車架輕量化的研究背景及國內(nèi)車架輕量化的發(fā)展與現(xiàn)狀，并且說明了此次研究的主要內(nèi)容和研究意義。然后通過三維軟件建立了車架實(shí)體模型并運(yùn)用有限元分析軟件對(duì)于車架的單元類型、材料密度、彈性模量進(jìn)行定義，然后通過車架對(duì)網(wǎng)格的劃分建立了有限元模型，為了對(duì)車架靜態(tài)性能進(jìn)行比較，我們在滿載彎曲和緊急制動(dòng)兩種工況下對(duì)車架有限元模型進(jìn)行了變形量和應(yīng)力值的分析，通過對(duì)車架的前五階的固有頻率，橫梁與邊梁連接處的彎曲和扭轉(zhuǎn)進(jìn)行分析，掌握了車架模態(tài)性能。最后運(yùn)用上述的分析結(jié)果對(duì)在車架使用方鋼的材料強(qiáng)度足夠的情況下進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，將原車架的材料厚度變小，改變車架橫梁尺寸并且對(duì)模型變化后的車架進(jìn)行強(qiáng)度分析，降低了車架的質(zhì)量和體積，進(jìn)而達(dá)到車架輕量化和提高經(jīng)濟(jì)性的目的。 對(duì)于本論文的研究，主要總結(jié)出了如下的成果和結(jié)論： 在車架的三維模型中，對(duì)于連接件與邊梁的連接需要滿足整個(gè)車架的穩(wěn)定性和牢固性，不能夠隨意選取。在有限元分析中，正確的建立有限元模型至關(guān)重要，它不僅關(guān)系著后面對(duì)于車架靜態(tài)性能的研究有聯(lián)系，而且對(duì)于車架的動(dòng)態(tài)性能也起著關(guān)鍵性作用。本課題在車輛行駛過程遇到的四種工況中選取了滿載彎曲工況和緊急制動(dòng)工況這兩種典型工況進(jìn)行分析，通過研究分析得出了客車車架在上述兩種典型工況下的應(yīng)力分布和變形量情況，并對(duì)該車架進(jìn)行了強(qiáng)度校核。通過采用有限元中的方法對(duì)車架模態(tài)性能中的前五階固有頻率和振型做出了分析并進(jìn)行了比較。結(jié)果表明車架在上述的基礎(chǔ)上有充足的輕量化空間并且在保證車架的靜態(tài)、模態(tài)性能的前提下，依照分析結(jié)果，可以改變其局部結(jié)構(gòu)件的厚度對(duì)客車車架進(jìn)行優(yōu)化。 6.2研究展望 客車車架在世界上的研究領(lǐng)域十分廣闊，所涉及到的知識(shí)也許許多多，但由于自己個(gè)人在知識(shí)面、研究水平、個(gè)人能力以及客觀條件等諸多因素的限制，到目前為止本論文還存在著許多不足并且還需要從以下幾個(gè)方面做進(jìn)一步的研究： （1）在本課題建立有限元車架模型時(shí)，對(duì)車架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡化處理，致使在得到車架的許多數(shù)據(jù)時(shí)有少許的出入，可能會(huì)對(duì)后面的結(jié)果有一定的影響，以后一定要確保數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，分析更加全面。 （2）本課題在對(duì)客車車架進(jìn)行有限元靜態(tài)性能分析時(shí)，選取了車架在行駛路況中的兩種工況進(jìn)行了變化量和應(yīng)力的分析，由于時(shí)間緊迫，還未對(duì)另外兩種工況進(jìn)行研究，以后爭取研究的更加全面。 (3) 本課題利用有限元軟件對(duì)車架進(jìn)行動(dòng)態(tài)性能分析時(shí)，選用了客車車架前五階的固有頻率和振型，這樣的選擇致使車架在研究動(dòng)態(tài)性能時(shí)不夠嚴(yán)謹(jǐn)，適當(dāng)?shù)脑诜治鲕嚰苣骋浑A的動(dòng)態(tài)性能時(shí)，彎曲和扭轉(zhuǎn)同時(shí)運(yùn)用于模態(tài)振型中，觀察車架的動(dòng)態(tài)性能變化，此舉可以很好的對(duì)車架模態(tài)性能進(jìn)行完善并且可以更加全面的研究動(dòng)態(tài)性能。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn) [1] 陳德玲.YBL6100C43aH客車車架有限元分析與試驗(yàn)研究[D].南京：南京理工大學(xué)，2003. 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