论文总字数：15134字

摘 要

车架也称大梁，是汽车的基体，一般由两根纵梁和几根横梁组成，经由悬挂装置﹑前桥﹑后桥支承在车轮上，具有足够的强度和刚度，其功用是支撑、连接汽车的各总成，使各总成保持相对正确的位置，并承受汽车内外的各种载荷^[1]。本文简单介绍了轻型客车车架结构型式选择及其设计原则，以及国内外客车车架的发展状况。主要设计工作如下：轻型客车车架总成的设计，详细阐述轻型客车的设计方案，车架的受载分析以及车架关键件的力学分析，用三维软件进行三维建模并对车架总成关键件进行CAE分析。

关键词：车架总成 横梁 纵梁 弯矩差法 三维建模 CAE分析

Design of frame assembly of hybrid light bus and analysis of key components CAE

Abstract

Frame is also called the girder, it is car matrix, generally is composed of two beams longitudinal beam and a few root, through suspension, front axle and rear axle bearing on wheels, with sufficient strength and rigidity, its function is to support, to connect all the assembly of the car, make each assembly relatively correct position, and under the car inside and outside of all kinds of load.This paper briefly introduces the structural type selection and design principle of light passenger car frame, and the development of domestic and foreign bus frame. The graduation design topic is the design of a light bus frame assembly,the design scheme and detailed demonstration of light bus, by the mechanical analysis and load analysis of the frame of the key parts of the frame, using 3D software for 3D modeling and the frame assembly of key parts for CAE analysis.

Key words:frame assembly;crossbeam;longitudinal beam;3D modeling;CAE analysis

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第1章 绪论 1

1.1课题的研究目的和意义 1

1.2客车车架的概述及现状 1

1.2.1边梁式 1

1.2.2脊骨式 1

1.2.3全桁架式 2

1.3车架设计的主要工作 2

第2章 车架结构设计 3

2.1车架的设计准则 3

2.2车架结构的确定 3

2.2.1车架宽度的确定 3

2.2.2车架纵梁形式的确定 4

2.2.3车架横梁形式的确定 4

2.2.4纵梁与横梁链接形式 5

2.2.5车架的受载分析 5

2.2.6设计计算中的假设 6

2.3计算纵梁的弯矩和剪切力 6

2.3.1计算驾驶室的区域纵梁的弯矩 7

2.3.2计算驾驶室后一轴区域的纵梁的弯矩 8

2.3.3车架材料的确定 10

2.3.4计算车架纵梁的截面系数 11

2.3.5纵梁弯曲的应力的计算及校核 11

2.3.6纵梁临界弯曲应力的计算及校核 12

2.4 车架梁的焊接工艺 12

2.4.1 焊接工艺的分析 12

2.4.2 焊接方法及焊接参数的确定 13

2.4.3 焊接工艺流程 13

2.5 车架梁的涂装工艺 13

第3章 车架三维建模 14

3.1车架综述 14

3.1.1车架的设计要求 14

3.1.2车架的制造工艺 14

3.2车架三维建模 17

3.2.1 三维扫描技术基本原理及系统组成 17

3.2.2 三维建模软件CATIA 18

第4章 车架关键件有限元分析 21

4.1 建立车架的有限元模型 21

4.1.1 材料参数 21

4.1.2 三维模型的网格划分 22

4.2静力学分析 22

4.2.1弯曲工况 23

4.2.2扭转工况 24

4.3 分析结果 25

总 结 26

参考文献 27

致 谢 28

第1章 绪论

1.1课题的研究目的和意义

车架是一个极其重要的承载部件，它的设计是一份严格并且极其细致的工作，因为它需要我们这些做设计的人，不断地探索车架在一辆汽车的工作过程中的详细的工作情况，寻找更结合于实际工作情况的设计方案，需要我们这些技术人员不停地积累经验和锻炼能力，形成具有自我特色的设计方案^[2]。

混动汽车车架的质量占的比重比较大，如果能够尽量地减少车架的重量，则可以提升混动汽车的行驶里程。

轻量化的车架结构具有重大意义：节约材料，降低成本，降低燃油消耗率，利于环境保护，运用有限元分析进行设计，还可以缩短新车型的开发周期、提高生产精度^[3]。

1.2客车车架的概述及现状

（1）车架形式：边梁式、脊骨式、全桁架式

（2）连接方式：弹性、刚性

1.2.1边梁式

（1）组成：2根纵梁、多根横梁

（2）连接方式：铆接、焊接

（3）纵梁截面：槽型、矩型

（4）优点：结构简单、工艺性好等

（5）缺点：质量大、难修复、布置困难、受力不均等

1.2.2脊骨式

（1）组成：1根管型状或者箱型形状的纵梁、很多根的横粱

（2）连接方式：焊接、铆接。

（3）优点：设计制造比较方便,行李箱容积比较大

（4）缺点：连接很错杂,工艺技术水平高

1.2.3全桁架式

（1）组成：管型状的梁焊接而成的

（2）优点:

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