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1、大连理工大学硕士学位论文摘要C A E技术和优化技术在汽车制造业中的应用越来越广泛，本文把C A E技术和优化方法结 合起来， 对客车车身 进行了 优化设计，以 期达到良 好的 经济效益。文章中作者对国内 外大客车行业的C A E发展趋势进行了分析研究，介绍了有限元分析的相关理论和优化设计的 相关知识，文章还对客车底架的受力模型的特点进行了 研究。建立了新的受力模型.并把它与传统模型的计算精度做了分析比较。对悬架弹簧进行有限 元简化。通过使用 A N S Y S软件对客车的车身结构进行参数化建模，在建模过程中对有限 元模型进行了相应的简化，以利于计算。作者分析了 客车车身在弯曲，扭转，紧急制动
2、，紧急转弯的四种典型工况下的承受载荷情况和变形情况，同时还进行了客车车身结构的 模态分析。在综合分析汇总各种数据后，建立优化方程， 选择客车车身自 重为目 标函数，客车的受载和变形为约束条件，车架截面尺寸作为优化变量， 进行了优化设计， 在 进 行 优化 设 计中 作 者 运 用了A N S Y S中 的A P D L ( A N S Y S P a r a m e t r i c D e s i g n L a n g u e ) 。 在强度和刚度约束条件下获得了客车的最优化设计参数。然后作者又对优化前后的结果进行了对比，发现优化结果达到预期的目的，降低了车身自 重， 保证了客车骨架的强度和
3、刚度。文章最后最后作者又 刘质量对客车动力性和经济性的影响做了分析。关镇词:车身; 有限元分析; 优化设计; 模态分析;典型工况客车车身骨架优化设计T h e o p t i m i z a t i o n d e s i g n o f t h e b u s b o d y w o r kT h e C A E t e c h n o l o g y and o p t im i z a t i o n t e c h n o lo g y i n th e m a n u f a c t u r i n g i n d u s t r y o f t h e a u to m o b i
4、 l e w e r e m o r e a n d m o r e e x t e n s i v e , I n t h i s a r ti c l e i n o r d e r t o g e t g o o d e c o n o m i c b e n e fi t s t h e a u t h o r c o m b i n e d C A E t e c h n o l o g y a n d m e t h o d o f o p t im i z i n g t o c a r r y o n o p t im iz a ti o n d e s i g n t o t
5、 h e p a s s e n g e r t r a i n b o d y w o r kI n t h i s a m c l e t h e a u t h o r a n a l y s e d t h e d e v e l o p m e n t o f C A E in t h e b u s i n d u s t r y , i n t r o d u c e d t h e t h e o r y o f F E A a n d r e l e v a n t k n o w l e d g e o f t h e o p t im i z a ti o n m e t
6、h o d , a n d d i d r e s e a r c h o n t h e m o d e l o f t h e b u s c h a s s i s t h a t s u ff e r e d lo a d , a n d s i m p l ifi e d t h e s p r i n g t o F E A m o d e l .T h e a u t h o r u s ed A N S Y S s o ft w a r e t o c r e a t e a p a r a m e te r m o d e l f o r th e b o d y w o r
7、 k o f t h e p a s s e n g e r t r a i n , a n d c a r r i e d o n s im p li fi c a ti o n t o t h e fi n i t e e l e m e n t m o d e l in th e c o u r s e o f m o d e l in g .F o u r k in d s o f t y p i c a l w o r k i n g c o n d i ti o n s t h a t h a p p e n e d t o t h e p a s s e n g e r b u
8、s f ra m e 二i n c l u d e d . A l s o th e a r t ic l e c a r r i e d o n t h e m o d a l a n a l y s i s o f t h e p a s s e n g e r b u s b o d y w o r k . A f t e r a n a l y s in g v a r io u s k in d s o f d a t a s y n t h e t ic a ll y , t h e a u t h o r s e t u p t h e e q u a t i o n o f o
9、 p t im i z in g , T o c h o o s e t h e w e i g h t o # t h e p a s s e n g e r t r a i n t o b e t h e g o a l f u n c t io n , t h e d e f b n n a ti o n a n d t h e s t r e s s t o b e th e r e s tr a i n c o n d iti o n ,a n d t h e s e c ti o n a l s i z e o f t h e f r a m e t o b e v a r i a
10、 b l e o f o p t i m iz in g . D u r in g th e o p t im i z a ti o n d e s i g n ,t h e a u t h o r u s e d A P D L . a n d o b t a in e d o p t i m i z a t i o n d e s i g n p a r a m e t e r . T h e n th e a u t h o r c a r r i e d o n t h e c o n t r a s t t o t h e r e s u l t th a t b e f o re
11、a n d a f t e r o p t i m i z i n g , f o u n d t h a t th e in s u lt o f o p t i m i z in g w a s s a ti s f y in g , T h e w e i g h t o f t h e b u s b o d y w o r k w a s r e d u c e d ,a t th e s a m e t im e th e s e c u r it y o f th e b u s w a s g u a r a n t e e d . A t l as t ,t h e a u
12、t h o r a n a l y s e d t h ee ff e c t o f t h e ma s s t o t h e v e h i c l eK e y wo r d s :d e s i n ; mo d a l a n a l y s i s ; T y p i c a l w o r k i n g独创性说明作者郑重声明:本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理工大学或其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的贡
13、献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。作者签名:日期:大连理工大学硕士学位论文引言C A E 技术在汽车设计制造中 起到越来越重要的作用，采用有限元的 方法对汽车进行结构分析， 分析汽车的结构强度和刚度，以 确定汽车的安全性，已 被广泛采用， 成为 汽车设计的 必经阶段。 优化设计在国内客车设计领域尚 属于 研究阶段， 由 于优化的目标函数不一样，结果也不尽相同。本文就客车的轻量化进行优化。现代客车设计要求客车安全性能高，污染排放轻，动力性能良 好.作为客车生产厂家要保证客车在不引起结构安全失效的情况下，尽量轻化客车的自 身重量，做到耗材少， 利用率高。对客车用户而言，在同样的造型设计中，
14、客车自 身重童的 减轻，意味着客车的油耗降低， 载重量增多。 所以 优化设计在进行汽车生产设计中日 趋重要。本文优化的目 标函数是客车的重量，客车减重的主要措施有两个:一是利用有限元法和优化设计方法进行结构分析和结构优化设计，以 减少车身骨架、发动机和车身蒙皮的重量.其二是采用高强度钢和轻质材料，如铝合金、镁合金、粉末冶金和塑料等。 对国内设计和生产的中型和大型客车而言， 在确保性能 和功能的 前 提下， 采用轻量化技术后车身重量可减 1 0 . 2 0 %. 本文主要从第一种方法来降 低车身自重， 优化的条件约束是客车的刚度和强度，通过分析客车行驶的四种典型工况找出 应力和变形最大的地方进行
15、优化设计。于学兵副教授阅读了 本论文的初稿， 提出 很多修改意见， 在做毕业设计过程中于老师也给予很多指导，在此表示衷心感谢，由于作者水平有限，论文一定存在很多不妥之处，敬请各位读者不吝指正。客车车身骨架优化设计1 绪论1 . 1 国外 大中 型客车 设计技术 特点国外大中型客车行业起步很早，几乎是伴随汽车工业的起步而发展的，历经发展已经成为一个相当成熟的 行业。客车已 成为人们主要的 交通工具之一。 在大中型客车技术的发展方面，欧洲和美国领先于世界，成为行业中的领导者。目 前，客车行业在设计制造技术上的发展的主要特点是:( 1 ) 采用客车专用底盘。客车技术性能的好坏主要取决于底盘，客车底盘
16、的 悬挂向空气弹簧悬挂发展，变速器向自 动变速器发展，转向 器多采用助力式转向 器，普遍安装 A B S制动系统，有些安装了A B S / A S R防滑系统，力求舒适性、通过性和动力性好， 制动可靠。 不同的 客车对底 盘的 具 体要求也不尽相同， 各 有侧重点。 最显著的 不同点 是 城市公共汽车要求底盘的车架低，以降低车门 第一级踏板的高度， 便于乘客上下车。 旅游客车对底盘的平顺性和舒适性要求高，以 减轻乘客的疲劳程度。本文分析的客车属于长途客车， 底盘接近角和离去角 要大， 利于在不良 路面和坡度行驶。( 2 ) 采用大功率发动机， 增强客车的动力性.目 前客车发动机功率多在 1 2 0千瓦 以上，有些达到 2 5 0千瓦左右. 发动机功率大， 动力强， 速度就会快，客车时 速可达1 1 0公里以上。这种大功率发动机一般采用涡轮增压型柴油发动机，可节省燃料， 工作可靠。 柴油机大修里程可达 5 0万公里以 上， 而汽油机只有其一半。 另外， 排气污染较低。环保性好。( 3 ) 车身造型流行大曲 面流线型和直线方基调型两种。 前者考虑空气动力特性，风阻小，同时节省燃料，外形美
