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1、 设计说明书大运重卡车架设计学生姓名： 学号： 学 院：_ _专 业：_ _ 指导教师：_ _ 20 年 月大运重卡车架设计摘要 牵引车车架是确保牵引车能够承载一定重量的货物和保证驾驶员安全的主要结构。因此牵引车车架的设计要保证其有足够的强度与刚度，并使其结构布置简单而合理。为了使牵引车车架的设计满足牵引车车架结构规则的要求保证车架具有足够的刚度和强度满足牵引车上各个零部件及总成的安装要求使牵引车车架的制造工艺尽可能的规范和简化，所以从车架的结构选择车架的总布置以及车架的制造工艺三个方面进行统一考虑对牵引车车架进行了设计。在牵引车车架的结构设计完成后，在CATIA软件中进行建模和装配。在检查无
2、干涉后将模型导入ANSYS中，对车架进行了弯曲工况弯扭组合工况弯曲刚度以及扭转刚度的分析。并对分析结果中出现应力集中的部件的结构和尺寸参数进行了改进和优化。从优化后的分析结果可知，车架的应力在合理的范围内变形小刚度也足够大。牵引车车架的强度和刚度都达到了要求。关键词：牵引车，车架，有限元The DAYUN heavy truck frame designAbstractThe tractor frame is the main structure to ensure that the tractor can carry a certain weight of cargo and ensure
3、the safety of the driver. So the design of the tractor frame to ensure that it has sufficient strength and stiffness.but also the structure of the frame should be simple and compact.In order to make the design of the tractor frame to meet the requirements of the rules of the structure of the tractor
4、 frame, to ensure that the frame has sufficient rigidity and strength to meet the requirements of the various parts and assembly of the tractor and the assembly of the tractor As far as possible the specification and simplification, so from the frame structure selection, the general layout of the fr
5、ame and the frame manufacturing process three aspects of the unified consideration of the tractor frame was designed. After the structural design of the tractor frame is completed, the frame is modeled and assembled in CATIA software. After checking the interference, the model is introduced into ANS
6、YS, and the frame is analyzed by bending condition, bending and bending combined condition, bending rigidity and torsional rigidity. And the structure and size parameters of the components with stress concentration in the analysis result are improved and optimized. From the results of the optimized
7、analysis, we can see that the stress of the frame is within the reasonable range, the deformation is small and the stiffness is big enough. Tractor frame strength and stiffness have reached the requirements.Keywords: tractor, frame, finite element目录1 引言11.1 课题研究背景及意义11.2 牵引车车架国内外发展现状11.3 课题研究的主要内容22
8、 牵引车车架的设计32.1 牵引车车架形式的选择32.2 牵引车车架设计的的原则32.3 设计参数32.4 牵引车车架的总体尺寸设计及布置42.4.1 牵引车车架最大外宽尺寸的确定42.4.2 牵引车车架断面尺寸的确定42.4.3 牵引车车架长度的确定42.4.4 牵引车车架横梁的设计及布置52.5 牵引车车架纵梁与横梁连接方式的选择102.6 牵引车车架纵梁孔位布置设计102.6.1 孔径大小尺寸要求102.6.2 孔位工艺性布置要求112.6.3 孔的布置不应影响车架的强度122.7 铆接122.7.1 铆钉孔的中心距离连接板内侧的距离122.7.2 铆钉孔在在纵梁上的布置以及尺寸标注12
9、2.7.3 铆钉孔的工艺122.7.4 铆钉孔去毛刺132.7.5 铆钉长度的计算132.8 牵引车车架工艺孔的布置和设计132.9 牵引车车架的尺寸标注1452.10 牵引车车架的设计技术要求规范152.11 牵引车车架设计的工艺性规范162.11.1 牵引车车架的铆接工艺性要求规范162.11.2 螺栓连接的要求规范162.12 牵引车车架零部件冲压成型的工艺性要求规范162.13 牵引车车架材料的选用172.14 牵引车车架三维模型的建立182.15 本章小结203 牵引车车架的有限元分析213.1 有限单元法的基本思想213.2 有限单元法分析的一般步骤213.2.1 结构的离散化21
10、3.2.2 单元的分析223.2.3 整体分析223.3 有限元分析软件ANSYS简介223.4 ANSYS Workbench模块的简介233.5 Static Structural模块简介243.6 对牵引车车架进行有限元分析的模型的建立243.6.1 添加材料信息243.6.2 设置网格参数进行网格划分243.7 对牵引车车架的强度进行分析253.7.1 弯曲工况分析253.7.2 弯扭组合工况分析273.8 牵引车车架的刚度分析303.8.1 弯曲刚度分析303.8.2 扭转刚度分析323.9 本章小结334 结论与展望344.1 全文总结3424.2 展望34参考文献35致谢3731
11、 引言1.1 课题研究背景及意义山西大运汽车制造有限公司是近年来新崛起的民营重卡制造企业，先后开发出了牵引车自卸车载货车等车型。其位于运城的生产基地主要以重卡的生产为主。近年来牵引车越来越受到市场的欢迎。其中大运牵引车系列驱动形式有很多，由于市场的需求，牵引车的设计和生产越来越受到重视。作为重卡牵引车重要的组成部分，车架的设计和制造技术也在不断地发展和创新。车架是牵引车总成中最主要的承载部件，在实际工作中它不仅要支撑牵引车上各部件的主要质量，还要承受发动机的动载荷地面通过减震装置等传来的支反力工作载荷和张紧缓冲力等的作用，因此车架的强度刚度以及动力性能对整车的行驶平顺性振动舒适性安全性及寿命都
12、有很大的影响1。而车架设计的优劣对牵引车的行驶性和安全性有着最直接的影响。使用有限元分析的方法研究牵引车车架的结构和性能，同时在设计时考虑车架的优化，从而在在保证提高整车安全性行驶平顺性和震动舒适性的前提下大大缩短整车的研发周期2。1.2 牵引车车架国内外发展现状 由于限载和计重收费政策的进一步实施，轻量化重卡牵引车越来越受市场和制造厂商的欢迎，近年来国内外许多重卡制造商都已经陆续推出了很多轻量化牵引车，降低卡车车架的重量，将会给卡车用户更多的载货空间。随着高强度新材料在牵引车上的应用越来越多，以及制造水平的提高，市面上已经出现了采用单层车架的车型。中国重汽产品HOWO，采用高强度合金单层纵梁
13、车架，单层车架的采用有效的降低了车架的自重。解放J6p为了降低其自重，同样采用高强度单层钢板车架。除此之外，陕汽09款轻量化牵引和上汽依维柯红岩轻量化杰狮也采用类似的设计，采用单层钢板车架不但重量轻，而且抗扭矩和抗冲击能力较之于传统的双层纵梁车架也都有所增强。采用这样的设计可有效降低整车高度，使牵引车的行驶稳定性得到改善。在不影响牵引车性能的同时，有效减轻牵引车的自重，非常满足市场的需求。在挂车方面，国内采用的结构形式大都是非承载式。在欧洲，已经开始大量采用承载式挂车。承载式挂车不同于传统的非承载式挂车，它没有车架，所以挂车的底部就充当了车架的作用，这就要求其结构的设计和材料的选用要更加合理，
14、当然这种挂车的生产技术要求会更高。因为没有了贯通全车的车架，所以这种挂车较之于传统的非承载式挂车重量减轻了很多，虽然国内已经出现一些冷藏车和箱式挂车采用这种承载式车架，但这种挂车在国内的比例和应用范围都很低。在实际生产过程中，有很多几何形状不规则承受载荷和支撑情况复杂的各种结构及零部件。对于这些零部件传统的经典力学是很难计算出其力学性能的。由于牵引车车架的结构和承受的载荷的复杂性，可以采用有限元分析技术对其进行变形计算和应力分析，这种方法分析得到的结果直观准确，更容易发现结构在设计中存在的不足，可以对产品有针对性的进行优化，有效的减少工程技术人员的工作量。近年来随着计算机软硬件技术的飞速发展以及计算方法的创新，有限元模型建立的技术和方法日趋丰富和完善，有限元技术在汽车领域分析的问题越来越多样化。有限元技术已经成为汽车设计常采用的手段。马迅等人对车架刚度及模态进行有限元分析，并以总质量为目标，在动静刚度许可的范围内对其纵横梁的截面尺寸进行优化设计3；张铁山等人对轻型汽车车架进行了有限元分析；同济大学的吴宪等使用有限元方法对某新型燃料电池车架进行模态分析4；南昌大学的谢世坤等阐述了动力学分析的理论5；空军工程大学电信工程学院方英武提出了基于边界元的区域分割单元合成方法；的清华大学的桂良进范子杰等通过试验和数值模拟对“长
