论文总字数：16309字

摘 要

客车作为我国重要的交通工具，随着社会经济的发展，对于汽车燃油消耗性和经济性要求越来越高，轻量化设计的研究成为客车车身设计主要热点之一。车身作为主要的承载部件，是汽车承载各种工况下的载荷最多的地方，客车在不同的工况下受到的各种载荷都以各种形式传递给车身。因此客车的好坏取决于车身设计的好坏。本文首先利用CAD进行客车车身结构设计，然后运用UG软件构造车身三维模型，最后利用有限元方法和仿真分析CAE软件对四种典型模式下的有限元分析:弯曲刚度，扭转刚度，紧急转向和紧急制动进行静力分析。来对设计的车身的仿真计算结果做出结构和材料选取的优化设计的改变，来减轻车身质量，提高车身刚度和强度，以达到客车车身的轻量化研究目标。

关键词：客车车身、三维设计、有限元分析、优化设计

OPTIMIZATION DESIGN OF A BUS BODY

ABSTRACT

As an important means of transportation in China, with the development of social economy, passenger cars require more and more fuel consumption and economy. The research of lightweight design has become one of the main hot spots in bus body design. As the main bearing part, the body is the place where the car carries the most load under various working conditions. The various loads on the bus under different working conditions are transmitted to the body in various forms. So the quality of the bus depends on the design of the body. This paper first uses the CAD to design the bus body structure, then uses the UG software to construct the three-dimensional model of the body. Finally, the finite element method and the simulation analysis CAE software are used to analyze the four typical modes: bending stiffness, torsional stiffness, emergency steering and emergency braking. In order to reduce the body quality and improve the stiffness and strength of the body, the optimal design of the structure and material selection is made to change the simulation results of the designed body, so as to achieve the lightweight research goal of the bus body.

KEY WORDS：Bus body、three-dimension design、finite element analysis、optimization design

目录

摘要 Ⅰ

关键词 Ⅰ

Abstract Ⅱ

Key words Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1项目研究的目的和意义 1

1.2项目国内外研究现状 1

1.2.1国内研究现状 1

1.2.2国外研究现状 2

1.3项目研究内容 3

第二章 客车车身的结构与分类 4

2.1客车车身的组成及主要功用 4

2.2客车车身的分类 4

2.2.1非承载式车身 4

2.2.2半承载式车身 5

2.2.3承载式车身 6

第三章 客车车身设计 7

3.1设计要点 7

3.2车身设计的参数 7

3.3车身的结构设计 7

3.3.1车身的结构形式 7

3.3.2车身材料的选取 7

3.3.3车身主要尺寸的确定 8

3.3.4车身结构设计图的绘制 8

第四章 客车车身的三维设计 10

4.1 UG软件简介 10

4.2车身三维模型的建立 10

4.2.1建模过程 10

4.2.2车身设计详解 11

4.2.3设计成果 15

第五章 车身的有限元分析 16

5.1 有限元分析软件的简介 16

5.2车身的有限元模型 17

5.2.1材料选取 17

5.2.2有限元模型的几何处理 17

5.2.3有限元模型网格划分 18

5.3客车车身静力学分析 19

5.3.1弯曲刚度工况分析 20

5.3.2扭转刚度工况分析 21

5.3.4紧急转弯工况分析 22

5.3.5紧急制动工况分析 24

第六章 车身的优化设计 25

6.1车身的优化设计方案以及优化模型 25

6.2优化后材料的选择 25

6.3优化设计后有限元分析 26

6.4车身有限元前后性能分析 29

第七章 结论与展望 31

7.1结论 31

7.2展望 31

第八章 致谢 32

参考文献 33

第一章 绪论

1.1项目研究的目的和意义

汽车是当今现代社会大工业的宝贵产物，其中客车在一定程度上在人类文明稳定前进中起着推动作用，这也给人民带来了出行的幸福，同样，汽车也加速了自然生态环境的恶化，给世界和人民带来了许多问题。目前世界汽车保有量约有10亿辆，而一年汽车的石油消耗量将近105亿桶，并且是连续增长的，众所周知石油属于非常珍贵的稀有资源，因此节约能源是目前各国所需要解决的问题之一；同时汽车每年排放大量的有害气体，被称为空气污染的“第一杀手”。随着人民生活水平的提高对节能环保逐渐重视起来，不断开发节能环保的新技术是国内外汽车公司的一直追求的。汽车优化设计是汽车节能环保的主要技术之一，以汽车轻量化设计来带给人民安全性和舒适性为研究目的。客车是现代社会主要的交通工具之一，客车对国民经济的发展和人民生活质量的提高有着关键的影响。

客车车身是客车的主要承载部分之一，车身的作用是客人、货物有时会受到风、雨、雪等不好气候的影响下，以保护客人的安全，并确保货物的完整性。车身应为司机提供方便、安全的驾驶条件，为乘务人员提供安全舒适的环境，保护他们免受振动、噪音和排气的影响，安全到达目的地。客车车体应能承受客车在行驶过程中所承受的各种载荷的作用，同时也能为司机和乘客提供方便的工作环境，保护他们免受外界环境的影响。此外在遇到交通事故时可以最大程度保护驾驶员的乘客及货物的安全。所以客车车身的设计要求必须要有足够的刚度和强度来承载客车的各种工况下的应力。同时要注意车身的轻量化，采用合理的设计在既满足强度的要求下尽量减少车身质量。传统的车身设计大多是手绘图纸，最终可能会产生许多误差，而且会浪费大量的人力和物力，但我们现在采用有限元方法设计，这样极大的促进了设计者的创新能力。可以采用不同的设计方法满足顾客的要求，节约了大量时间。

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