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1、河北工业大学2014届本科毕业论文河 北 工 业 大 学毕 业 论 文作 者： 胡竞文 学 号： 100313 学 院： 机械工程学院 系(专业)： 车辆工程 题 目： DCY15T运输车车架建模及分析 指导者： 武一民 教授 (姓 名) (专业技术职务)评阅者： (姓 名) (专业技术职务) 2014年6月8日毕业设计（论文）中文摘要 DCY15T运输车车架建模及分析摘要：平板运输车是日常生活中的载重货车，因为其承载能力很强，在经济发展过程中发挥了重要作用，被应用于各种不可拆卸的货物的短途运输，可以降低运输成本，提高工作效率。车架是汽车的主要承载部位，其刚度和强度直接影响着整车的性能，因此在
2、平板运输车的设计中，对车架进行有限元分析与仿真，对于提高整车的设计质量，降低制造成本有着重大意义。 本文以某车辆生产厂生产的DCY15型平板运输车为研究对象，应用具有强大的分析功能的ANSYS workbench软件，对车架有限元模型进行了网格划分和自由模态分析，结果显示了车架各阶的固有频率和振型。应用ADAMS软件建立运动仿真模型，对平板运输车的运动状况进行仿真分析，得到质心的振动加速的曲线，对平板车的动态特性进行了评价。关键词： 平板运输车；有限元分析；模态分析；运动仿真河北工业大学2014届本科毕业论文毕业设计（论文）外文摘要Title DCY15T Flatbed Transporte
3、r Trame Modeling and Analysis AbstractFlatbed transporter is a large heavy-duty truck in daily life. Its strong bearing capacity make it play an important role in the process of economic development and widely used in a variety of short-distance transport of goods which is not removable. It can redu
4、ce transportation costs and improve work efficiency. The frame is the key to carrying member of the car. Its stiffness and strength directly affect the performance of the vehicle, so during the flatbed transporter design, finite element analysis of frame design and optimization which are designed to
5、 improve the quality of the vehicle and reducing manufacturing costs of the vehicle has an important significance.Taking DCY15T flatbed transporter which is producted in a vehicle production as the research object, applying a powerful analysis functionality of ANSYS workbench software. On the frame
6、of the finite element mesh model, and the freedom of modal analysis, each order received frame natural frequencies and mode shapes. the paper analyses the finite element model of the frame and builds dynamic simulation model with the ADAMS software for the movement status of simulation analysis, and
7、 flatbed dynamic characteristics were evaluated.Keywords：flatbed transporter; finite element analysis; modal analysis; motion simulation目 录 1 绪论111 课题研究的背景和意义11.1.1 平板车国内外研究现状21.1.2 车架有限元分析的国内外研究现状31.2 平板运输车概述31.3 本次毕业设计的主要工作42 软件介绍62.1 Solid Works 软件介绍62.2 ANSYS workbench 软件介绍62.3 ADAMS 软件介绍83 平板运输
8、车车架Solid works模型的建立103.1 车架截面的选择103.2车架实体模型的建立114 车架有限元模型建立144.1 有限元方法概述144.2 车架有限元模型建立144.2.1 车架模型的简化144.2.2 车架模型导入ANAYS workbench164.4 添加材料属性164.3 网格划分175 车架的模态分析195.1 模态分析简介195.2 ANSYS workbench模态分析流程195.3 计算与结果分析206 平板运输车的运动仿真266.1 虚拟样机的建立266.1.1 车架模型导入ADAMS266.1.2 添加轮胎和路面文件266.1.3 添加弹性连接和约束副296
9、.2 随机路面振动仿真30结 论32参 考 文 献33致 谢361 绪论11 课题研究的背景和意义随着当今工业和科技的发展，大型项目的建设，工程运输车辆逐渐趋向大型化、专用化，大功率的重型运输车辆的市场需求越来越大。近些年，越来越多的研究厂商被平板运输车运动灵活，工作高效的特点所吸引，纷纷开发更加先进、高效的专用车辆1。 平板运输车广泛应用于港口、船厂等场合，因其承重能力高，运动灵便，并且可以实现全轮转向，故承担的运输任务一般是大型船体、航天设备等大型物件。市场的需求使行业竞争的日益激烈，以最低的成本生产出质量高，性能好，安全可靠的产品已成为厂家和客户十分注重的焦点，这就需要在保证车辆质量的基
10、础上能够最大程度的减少开发成本，因此要从设计开始对产品进行一系列的强度，疲劳分析，选取合适的优化设计方法进行设计。在整车设计中，车架的设计处于十分重要的地位，因为车架用来承载汽车的大部分质量，其强度和刚度要满足整车的性能条件。为了不断提高车架的研究水平，保证整车在市场上的竞争能力，必须重视有限元分析在车架上的运动2。由于汽车在行驶过程中受到的载荷总是随时间变化的，当受到的动载荷比较小时，只需对车架进行静态分析；但如果动载荷过大，抑或虽然不大但其频率与车架的某一固有频率相近，则会导致车架发生共振，从而使车架有的部位产生较大振幅，造成超过强度极限甚至发生不允许的变形，影响汽车的性能，所以必须对车架
11、的模型进行模态分析和运动仿真3。如今科学技术发展得愈发迅速，有限元方法的应用也朝着更加智能的方向发展，有限元法在计算机辅助设计中也显得越发重要，可节省车架结构的开发资金，减短开发时间。为了在产品研发阶段就能利用CAE软件使平板运输车车架满足必须的强度和刚度，并保证车架结构可靠性，本文利用有限元分析软件ANSYS workbench对其进行结构分析，为车架结构的优化设计提供依据4。要开发新的产品需要考虑很多因素，在以前没有虚拟样机技术的时候，为了分析产品的整体性能如何，通常采用制造物理样机(Physical prototype)的方法，使分别别擅长不同领域的设计人员进行研讨和开发5。但是这种方法
12、由于在产品设计完成后还要制造实体样机导致开发时间长，并且成本高。随着CAE技术的飞速发展，虚拟样机开始出现，并且显示出越来越强大的作用，通过应用其对产品进行优化，运动仿真和性能测试，在产品开发的初期，就可以在虚拟环境中完善产品的设计，并及时修正仿真时出现的错误，这对提高产品性能，提高开发效率有着十分重要的意义6。1.1.1 平板车国内外研究现状 早在上百年之前，国外就开始对平板运输车进行重型的开发了。目前国外做的比较好的平板车制造商有德国的KAMAG、索埃勒（SCHEUERLE）、GOldho6汀、日本的神钢电机（Shinko）、日本车辆（NipponSharyo）、TCM、法国Nicolas
13、，以及意大利的C0METTO公司。德国的KAMAG公司目前研发生产的最大单台平板车的承重已经达到了一千三百多吨。国外的平板车制造商，在平板车车架的设计结构、驱动方式、转向机构及液压系统的设计制造上引入了很多关键技术及设计理念7。国外的多家平板车制造商大部分都研制出了高载重的平板运输车，索埃勒（SCHEUERLE）公司开发出的平板运输车的载重量越来越大，从最初的124吨，一直到3250吨甚至1万吨。德国的KAMAG公司同样也研制出了U14系列的载重量高达10000吨的平板运输车。国外某平板车制造商生产的挖掘机拖车如图1-1所示，平板运输车的承重能力可见一斑。目前，KAMAG公司的平板车与国外知名
14、的一些其他平板车制造商相比，在我国内的所占市场份额比较大，应用领域也比较广泛8。图1-1 国外挖掘机拖车在如今科学技术及生产工艺高速发展的时代，车辆研发的技术也日益先进和精益，平板运输车结构的设计，制造技术也在不断优化和功能也在不断增加，面对国外的一些开发成果，国内平板运输车也运用自我的技术开始研发重型平板运输车，承载量也在逐步增加，从以前的10吨，20吨，到发展到现在的5000吨。我国需要拥有自己知识产权的技术，WTW420B重型平板运输车便应运而生了，其性能稳定，载重量高，价格适中，已经完全代替了进口重型平板运输车，国内的郑州大方公司也开发出了DCY系列的重型平板运输车，中铁大桥局武桥重工
15、股份公司目前已研制出完全国产化的900吨运梁车9，这使我国在平板车的载重量上跨越了一个台阶，向全世界展示了我国的制造力和创造力，使我国也在科技创新方面在世界先进各国中占据了重要位置。目前我国研制成功了很多新产品，包括牵引式重型特种半挂车系列产品，全挂车系列产品，动力鹅颈式、动力模块式、鹅颈槽式伸缩半挂车，纵横多组合式液压平板车，以及最新开发的100吨一900吨轮胎式无轨门式提梁机，其中，苏州大方集团曾研发了DCY900型重型平板运输车，该技术完全是我国自主研发的技术，是我国著名的863计划项目之一9，代表着我国在平板运输车研发方面取得的重大突破。1.1.2 车架有限元分析的国内外研究现状国外较早的把有限元
