摘 要

本文以国内某型公交客车为例，设计一款12m长的客车车架并对其进行强度分析。车架是整个汽车的基体，支撑着发动机、离合器、变速器、传动系统、转向系统、悬架、驾驶室以及有关操纵机构，承受来自车内车外的各种载荷，由于路面的状况，客车车架承受较为复杂的力。现代的大客车没有车架，车架的功能由车身骨架承担，称为承载式车身。

根据客车的外形、轮距、轴距、最小离地间隙、最小转弯半径、车辆重量、满载重量以及最高车速等参数结合自己选择的适合于该车的发动机型号可以得到车架设计的一些参数，根据上述参数，再结合相关文献的知识，开始进行设计。设计的首要内容是进行车架总体设计，这次设计选择三段式边梁式车架，这是在大型客车车架设计中常采用的车架类型。然后根据要求选择车架的主要尺寸，然后进行理论强度分析。之后的内容是运用UG软件开始进行车架三维建模，建模过程分为三个部分：前段底架总成建模、中段底架总成(行李舱区，桁架结构)建模、后段底架建模。之后绘制整个车架的总体模型。接下来的内容是利用有限元分析软件ANSYS对车架进行有限元分析，在水平弯曲工况、紧急制动工况和极限扭转工况(左、右前轮悬空)对车架结构进行性能分析。文章最后对车架优化设计方法进行介绍。包括客车车架优化设计的变量选择、客车车架优化设计的一般过程等。

关键词：客车车架；UG建模；有限元分析；ANSYS ；优化设计

Abstract

In this paper, taking a bus in China as an example, the design of a 12m long bus frame is designed and its strength analysis is carried out. The frame is the base of the whole car, which supports the engine, clutch, transmission, drive system, steering system, suspension, cab and relevant control mechanism. The frame bears all kinds of loads from the car outside the car, due to the condition of the road surface, the bus frame to bear more complex force. The modern bus has no frame, the function of the frame is assumed by the body frame, which is called the monocoque body.

According to the appearance of the passenger car, wheel tread, wheel base, the smallest ground clearance, the minimum turning radius, vehicle weight, full weight and top speed and other parameters, combined with your choice of suitable for the car's engine model can get some of the parameters for the design of frame. According to the above parameters, combining the knowledge of the relevant literature, started to carry on the design. Design of the main content is to carry out the overall design of the frame. This design chooses three segment type edge beam type frame, which is the frame type which is often used in the design of large passenger car frame. Then select the main size of the frame according to the request, and then carry on the theoretical strength analysis. After the content is the use of UG software to start the frame of three-dimensional modeling, The modeling process is divided into three parts: front under-frame assembly modeling, the middle under-frame assembly (luggage compartment area, truss structure) modeling, after chassis modeling. The next content is using the finite element analysis software ANSYS to carry on the finite element analysis(FEA) to the frame, In the working condition of horizontal bending and emergency braking condition and limit torsion conditions (left and right front wheels) performance analysis was carried out on the frame structure. In the end, the paper introduces the method of frame optimization design, Including the bus frame optimization design of variable selection, bus frame optimization design of the general process, etc.

Key words: bus frame；UG；FEA；ANSYS； optimization design

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究的背景（含国内外技术研究现状分析） 1

1.2 课题研究的意义 2

1.3 课题研究的主要内容 4

第2章 客车车架关键技术 5

2.1 车架的功用和要求 5

2.2 车架的结构形式 5

2.2.1 车架结构类型 5

2.2.2 车架主要尺寸的确定 8

2.2.3 车架的受载情况分析 9

2.2.4 车架纵梁的弯矩计算 9

2.2.5 车架纵梁抗弯刚度的校核 10

2.2.6 车架的扭转刚度 11

第3章 客车车身总体设计 12

3.1 客车车身的总体设计方案 12

3.2 车辆布置形式的选择 12

3.3 与设计相关的车身参数的确定 12

3.4 车辆其他必要参数的确定 13

第4章 客车车架UG三维模型的建立 16

4.1 车架的三维建模 16

4.1.1 车架前段总成建模 17

4.1.2 车架中段总成建模 18

4.1.3 车架后段总成建模 19

4.2 客车车架总成装配 20

4.3 客车车架三维图形向二维图形的转化 20

4.4 车架与车身骨架的总装配 21

第5章 客车车架有限元分析 23

5.1 有限元分析法概述 23

5.1.1 有限元分析的基本步骤 23

5.1.2 有限元分析法的现状和前景分析 24

5.2 ANSYS软件 25

5.2.1 ANSYS软件介绍 25

5.3车架有限元模型的建立和分析 27

5.3.1有限元模型的建立 27

5.3.2车架结构性能的分析 27

第6章 车架优化设计简要介绍 35

第7章 结 语 36

参考文献 37

致 谢 38

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景（含国内外技术研究现状分析）

1、国外客车技术现状分析

欧洲客车的技术水平和研究设计能力居世界第一，中国客车企业从国外引进的技术几乎都集中于欧洲和日本。全世界比较著名的客车企业有：德国的尼奥鲍尔、奔驰和尼奥普兰；法国的雷诺；瑞典的沃尔沃；匈牙利的伊卡路斯；日本的日野、日产柴、五十铃、日产柴。这些客车企业的客车的主要技术特点是：发动机的有效功率大、有效转矩高，且随着转矩的增加，转速有下降的趋势。目前欧洲大客车的柴油机最大转矩时的平均转速为1190r/min，这使得车辆速度更快，动力性更强，经济性和安全性、环保性更好。

2、国内客车技术现状分析