汽車車架是整個汽車的基體，是汽車設(shè)計中一個重要的環(huán)節(jié)。車架支撐著發(fā)動機離合器、變速器、轉(zhuǎn)向器、非承載式車身和貨箱等所有簧上質(zhì)量的重要機件，承受著傳給它的各種力和力矩。因此，車架必須要有足夠的彎曲剛度也要有足夠的強度以保證其足夠的可靠性與同時隨著現(xiàn)在汽車的發(fā)展，載重貨車的乘坐舒適性，操控性能也在不斷提高，因此車架的設(shè)計還應(yīng)同時兼顧舒適性和操控性。本文以載重貨車為研究目標(biāo)，結(jié)合貨車的各項參數(shù)，對車架進行利用ANSYSWORKBENCH有限元分析軟件對車架的四種典型工況做出靜力:Thevehicleframeisthebaseofthecar,isoneofthemostimportantpartsintheautodesign.Framesupportstheengineclutch,transmission,steeringgear,nonbearingbodyandthecontainerallspringqualitytheimportantparts,bearandpassitontoallkindsof andmoment.Therefore,theframemusthaveenoughbendingstiffness,alsowanttohaveenoughstrength,toensuresufficientreliabilityandlife.Atthesametime,withnowthedevelopmentofautoandtruckridecomfort,handlingperformancealsocontinuestoincrease,sodesignoftheframeshouldalsocombinecomfortandInthispaper,commercialtrucksastheresearchtarget,combiningwiththeparametersoftruck,andredesignoftheframe.Outsideprofilemethodtodeterminethesizeoftheframeassemblyareyzedindetail,throughthecontrastysis,finallydeterminethevariousdesignparametersofgirderbeams,madea3dmodeldiagramoftheframe.Atthesametime,usingthefiniteelementysissoftwareANSYSWORKBENCHonthefourkindsoftypicalworkingconditionoftheframetomakestaticysis,getthedeformationundervariousworkingconditions,internalstressandsafetycoefficient,themodalysisfortheframe.AccordingtotheysisresultsofframetomakeoptimizationSuggestions Truck；frame,；structuredesign；finiteelement 緒 車架總成概 國內(nèi)外研究情況及其發(fā) 參考車型及其參 車架類型的選 車架在實際環(huán)境下承受的4種典型負(fù) 車架設(shè)計的技術(shù)要 車架的輕量 車架的參數(shù)設(shè) 第三章車架的有限元靜力學(xué)分 、車架幾何模型的建 、車架有限元模型的建 車架的靜力學(xué)分 基于靜力分析的車架輕量 車架模態(tài)分析的基本理 車架有限元模態(tài)分析結(jié) 車架外部激勵分 本文工作收 工作展 致 附 緒論保證其有足夠的可靠性與，縱梁等主要零件在使用期內(nèi)不應(yīng)有嚴(yán)重變輛整體的強度、剛度和振動特性。設(shè)計時在確保車架總能的同時，還應(yīng)對車架性能和匹配性進行認(rèn)真的研究。車架結(jié)構(gòu)很多都是用電弧焊焊接架各部件承受著不同方向、不同程度和隨化的動載荷，車架的彎曲、早期汽車所使用的車架，大多都是由籠狀的鋼骨所構(gòu)成的，也就是在兩支平行的主梁上，以類似階梯的方式加上許多左右相連的副梁制造這種設(shè)計的最大好處，在于輕量化與剛性得以同時兼顧。由于鋼骨設(shè)計的車架必須通過許多接點來連結(jié)主梁和副梁，加之籠狀構(gòu)造也無法騰出較大的空間，因此除了制造上比較復(fù)雜、不利于大量生產(chǎn)。隨后單體結(jié)構(gòu)的車架在車壇上成為主流，籠狀的鋼骨車架也逐漸改由這種將車體與車架合二為一的單體車架所取代，這種單體車架一般以“底盤”稱之。除了有利于共用，車體車架也可以通過材料的不同來發(fā)揮輕量化的特性，鋁合金是80年代末期相當(dāng)熱門的一種工業(yè)材料，雖然重量比鐵輕，但是強度卻較差，因此如果要用鋁合金制成單體車架，雖然在重量上比起鐵制車架更占優(yōu)勢，但是強度卻無法達(dá)到和鐵制車架同樣的水準(zhǔn)。除非增加的鋁合金材料利用的用量來彌補度上的不足不過這樣一來，一般市售車上，而僅有少數(shù)售價高昂的跑車使用，這些是不可能用在載重件的方式，近年來卻受到不少車廠的重視，這樣的結(jié)構(gòu)不僅可以保留車架轉(zhuǎn)和整體扭轉(zhuǎn)等變形。目前國內(nèi)車車架設(shè)計開始從原有的單純經(jīng)驗設(shè)計進入優(yōu)化設(shè)計階段,主要特點是以有限元計算分析等輔助設(shè)計,在零件試制之前對產(chǎn)品就有了初步判斷,可以提前解決相當(dāng)數(shù)量的設(shè)計問題,但目前有限元分析還只局限在強度計算方面,計算做的較少再有一點就是目前國內(nèi)車架的開發(fā)很少經(jīng)過臺架強度和試驗,而目前國內(nèi)各汽車生產(chǎn)于保守。相反,國外車車架開發(fā)過程中有限元分析應(yīng)用比較廣泛,架試驗應(yīng)用也被大量采用,有比較成車架臺架試驗經(jīng)驗,比如奧地利斯太爾公司的臺架試驗現(xiàn)在已經(jīng)非常成熟,車架總成在通過斯太爾的250時脈沖臺架試驗后只需要進行300小時的場地試驗,檢驗連接件的可靠性即可,通過這兩項試驗,車架的使用可到100萬公里,目前BENZ，MAN沖試驗,整車不投產(chǎn)。從材料的使用情況看,目前在節(jié)油、輕量化的壓力下,國內(nèi)外重型車車架普遍采用了高強度鋼板,2S\500Mpa的鋼板已經(jīng)廣泛應(yīng)用從成型工藝方面看,傳統(tǒng)的縱梁制造工藝采用大型沖壓設(shè)備及大型模具沖壓成型,生產(chǎn)準(zhǔn)備投入大,周期長,柔性化差,精度不高,很難適應(yīng)制造工藝所需的沖壓設(shè)備會越來越大,對材料的成型性能要求也高,很難適性化好,精度高,生產(chǎn)準(zhǔn)備投入小。也正是歐美日許多市售車的重量比起10年前、20中國第車凌源汽車制造汽車車架U型槽合數(shù)控沖孔生產(chǎn)線競標(biāo)成功。汽車車架U型槽合數(shù)控沖孔生產(chǎn)線是我公司繼兩年前成工六大工藝能力和完善的檢測、研究設(shè)計中心，具有16噸至3000噸的參考車型：奧鈴CTXBJ1151VKPFG-發(fā)動機型號：康明斯ISF3.8S3154 最大馬力：154馬力發(fā)動機排量：3760ML 外形尺寸（長×寬×高：8445×2270×2500mm貨箱欄板內(nèi)尺寸：6200×2100×550總質(zhì)量：14785 整備質(zhì)量額定載質(zhì)量：9990 接近角/離去角前懸/后懸 軸距：4700軸荷 最高車速：95前輪距：1710 后輪距：1680 彈數(shù)：8/10+10輪胎數(shù) 輪胎規(guī)格：8.25-（或稱脊骨式在有些客車和轎車上車身和車架制成一體，這樣的車身稱為“半承載式車車都采用了承載式車身。下邊先分別列舉下各車架的特點。接的方法將梁連接成堅固的剛性構(gòu)架?？v梁通常用低合金鋼板沖壓而2.1沖成的槽型縱梁及一些沖成的開口槽型橫梁組合而成。通常，縱圖2.1XX型車架（圖2.2）是邊梁式車架的改進，這種車架由兩根縱梁及X車縱向?qū)ΨQ平面上的一根矩形斷面的空心，其前后端焊以叉形梁。會有較大的縱向鼓包。門檻的寬度不大，雖然從安全性考慮，要求門道鼓包也就不大了。所以X型車架較多使用于轎車。圖 X梁式車輪距，中部寬度取決于車身門檻梁的內(nèi)壁寬，前部和中部以及后部和中部的連接處用緩沖臂或抗扭盒相連，具有一定的彈性，能緩和不平路面的沖擊。其結(jié)構(gòu)形狀容許緩沖臂有一定的彈性變形，可以吸收來自不平路面的沖擊和降低車內(nèi)噪聲。此外，車架中部加寬既有利于提高汽車的橫向穩(wěn)定性，又可以減短了車架縱梁外側(cè)裝置件的懸伸長度。后縱梁處向上彎曲以讓出前后獨立懸架或非斷開式后橋的運動空間。采用這種車架時車身一般在中、高級轎車上采用。中梁式車架（脊骨式車架其結(jié)構(gòu)只有一根位于而貫穿汽車全長的縱梁，亦稱為脊骨式車2.3支架，用以固定發(fā)動機，而主器殼通常固定在中梁的尾端，形成斷開成安裝，修理也不方便，故目前應(yīng)用較少。綜合式車架(圖2.4)是由邊梁式和中梁式車架聯(lián)合構(gòu)成的。車架的前段或后段是邊梁式結(jié)構(gòu)，用以安裝發(fā)動機或后驅(qū)動橋。而車架的另一段是中圖2.3汽車行駛在崎嶇不平的道時，車架在載荷作用下會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，使安裝在其上的各部件相互位置發(fā)生變化。當(dāng)車輪受到?jīng)_擊時，車架也會相由于設(shè)計的是載貨汽車車架，根據(jù)其特點選用邊梁式車架?？v梁上、下表面為平直，斷面呈槽形，其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，不僅能降低工人工客車上。圖2.444當(dāng)前后對角車輪遇到道的不平而滾動，車架的便要承受這個縱向壓力，情況就好像要你將一塊塑料片成螺旋形一樣。的壓力將車架橫向。力較大，則應(yīng)注意降低其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，減少應(yīng)力集中并避免失穩(wěn)。而、選定較大的斷面尺寸和合理的斷面形狀（槽形梁斷面一般為3：1左右；處時候，可以采用K形梁，或者將該段縱梁形成封閉斷面；偏心載荷較大限制制造度，減少裝配預(yù)應(yīng)力盡可能減少翼緣上的孔（特別是高應(yīng)力區(qū)受壓翼緣寬度和厚度的比值不宜過大（12左右端的距離,對于本車型而言,整車定義長度為8445mm,車輛的最前端在最前端到車架前橫梁最前端的距離為45mm,所以車架總長可確定為前懸為1150mm,4700mm,車架后懸為2550mm小值取決于發(fā)動機的外廓寬度，其最大值受到前輪最大轉(zhuǎn)角的限制。車架后部寬度的最大值主要是根據(jù)車架外側(cè)的輪胎和鋼板彈寬等尺寸確定。為了提高汽車的橫向穩(wěn)定性，希望增大車架的寬度。2.5m(1)這種結(jié)構(gòu)可以解決前輪轉(zhuǎn)向所需的空間與車架總寬之間的。此結(jié)2.5m在整車布置允許的條件下,應(yīng)該盡量采用前后等寬式車架,車架的制造工藝簡單,不存在不等寬車架在皺紋區(qū)易產(chǎn)生應(yīng)力集中的缺點10t，簡化制造工藝，最好車架前后等寬。為了便于實行產(chǎn)品的三化，不少國家對車架的寬度制定了標(biāo)準(zhǔn)。我國汽車專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（汽132-59載重汽車車架寬度標(biāo)準(zhǔn)）規(guī)定“車架寬度標(biāo)準(zhǔn)為865±5毫米”。根據(jù)汽車設(shè)計取車架寬度不僅能降低駕駛室等裝置件的離地高度,也能降低車箱底板的離地高度,承受彎曲載荷和便于裝配的緣故。盡管槽形斷面的抗扭剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如閉口都是裝在縱梁上,若是將縱梁做成封閉斷面,則這些支架的安裝就會很對比同類車型,車架縱梁斷面高度初步判斷應(yīng)在300mm-320mm之間,根據(jù)已有生產(chǎn)沖壓模具的條件,同時考慮輕量化問題縱梁梁斷面高度確定為300mm;根據(jù)整車布置要求(特別是后簧平衡懸架支架限制,縱梁翼面寬90mm)和車架抗彎、抗扭的需要,確定縱梁的翼面寬為90mm;根據(jù)沖壓能力和使用條件分析,縱梁板料厚度確定為8mm2.5

圖 通常用來支承。當(dāng)發(fā)動機前支點安排在左右縱梁上時，可用較小槽型和Z型斷面橫梁。對于前部采用獨立懸架的轎車，為了改善汽車的視野，希望汽車頭部高度降低，固需要將安裝得低些，可將前橫梁做成寬而下凹的形狀。當(dāng)發(fā)動機前支點和相距很近時，前橫梁常用來支承通常用來作傳動軸的中間支承。為了保證傳動軸有足夠的跳動空間，則要設(shè)置一根抗扭剛度大、連接寬度大的橫梁。適。本次設(shè)計一共采用大小共6根橫梁，各根橫梁的結(jié)構(gòu)及用途如下：第二根橫梁為發(fā)動機托架，為防止其與前軸發(fā)生碰撞幾，故將其或轉(zhuǎn)矩都很大。將其設(shè)計成K型。它們的斷面形狀也是采用槽形。的橫梁常采用這種形式和縱梁相連接。但此種連接方式制造復(fù)雜，當(dāng)轉(zhuǎn)矩螺栓連接主要在某些為了適用于各種特殊使用條件的汽車車架上采用連接板的翻邊緊固時，應(yīng)加大連接板的寬度和厚度，緊固盡可能靠腹板上。連接方式如圖2.6所示圖2.6UGsolidworksPro.ECATRA等等。也可以在workbench中直接繪制三維模型圖。本次設(shè)計采用solidworks繪圖軟件根據(jù)第二章的設(shè)計數(shù)據(jù)繪制出車架的三維模型圖（圖3.13.1在solidworks軟件中將車架的三維模型完成之后，將模型轉(zhuǎn)化為Workbench軟件所識別的*.x-t格式，在SolidWorks軟件中可以通過文件Workbench軟件后，通過import*.x-tWorkbench本次設(shè)計整體結(jié)構(gòu)采用B500L3.13.1B500L材料牌 密度 泊松 彈性模

抗拉極限強B500L 的目的是把連續(xù)體分解成可得到精確解的適當(dāng)數(shù)量的單元。本所使用對于三維幾何來說，NSMh有uomic（自動網(wǎng)格劃分、hdo（四面體網(wǎng)格劃分、xDomint（六面體主導(dǎo)網(wǎng)格劃分，本 采用hdos中的achoomg法它是可以快速地自動地生成網(wǎng)格，并適合于復(fù)雜幾何體。四面體網(wǎng)格具有等向細(xì)化的特點，為捕捉一個方向的梯度網(wǎng)格在三個方向細(xì)會導(dǎo)致網(wǎng)格數(shù)量迅速上升選擇單元尺寸為20mm，這樣可以保證單元質(zhì)量和連接的單元數(shù)目適當(dāng)。車架有限元劃分網(wǎng)格后如圖23所示。節(jié)點數(shù)為407862個，單元網(wǎng)202792圖 汽車在日常行駛過程中，典型的受力工況主要包括負(fù)載彎曲、非水平表 總 質(zhì)量駕駛 發(fā)動 變速 縱梁的上翼面上,U形螺栓聯(lián)結(jié)在一起的，以往的車架有限元計算中,常常不考慮貨箱的剛度對車架剛度與強度的貢獻(xiàn),而一概將貨中力形式傳遞的,但并不是完全傳遞,而是與貨箱的剛度有關(guān),若貨箱與車架影響,則總載荷由車架和貨箱共同承擔(dān),若貨箱與車架是木一一鋼結(jié)構(gòu)連接速箱按照集中力方式加載如圖3.4，駕駛室均勻分布在車架前端2200mm10000kg按貨箱長度均勻分布在車架后端。如下圖3.3所示。圖3.3圖3.4發(fā)動速箱集中加力位圖3.53.5所示，由圖可以看出車架在車架的最大彎曲撓度通常小于10mm，所以該車架在靜態(tài)滿載工況下滿足由內(nèi)部應(yīng)力云圖3.6滿載時安全系數(shù)如圖3.7圖3.6圖3.730%負(fù)載，求解之后。位移變化結(jié)果如下圖3.8：圖3.830%30%3.10載靜止工況下的最大變形量為5.7401mm，位于貨車尾端。由于貨車車架10mm30%超載工況下滿足3.9可以看出，整個裝配體的等效應(yīng)力都沒有超過202.61MPa，小于材料的屈服極限。因此，當(dāng)車架30%超載時，滿足性能圖3.930%50%6.6215mm3.1010mm3.11經(jīng)過不同程度超載分析，該貨車車架性能滿足設(shè)計的載重要求，并且安全系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1但考慮到在實際使用中貨車不存在靜止情況，1是非常有必要的。扭轉(zhuǎn)工況主要是模擬汽車一側(cè)輪胎駛?cè)氚伎踊蚴怯龅酵蛊鹞飼r，車架發(fā)生最為嚴(yán)重，此時車架受到的應(yīng)力及變形情況最為惡劣。這種情況一般發(fā)生在崎嶇不平的道，車速較低。給右前輪強制施加一10mm的位移，其余三個輪按固定位移處理。算出車架的最大位移及應(yīng)力云圖如下圖3.12和3.13所示：圖 圖3.13車架變形應(yīng)力云圖3.13車架變形應(yīng)力云可見，在變形工況下最大位移發(fā)生在車架右前部如圖3.13所示，最大位移為11.096mm。最大應(yīng)力發(fā)生在懸架與車架連接處，最大應(yīng)力為342.79Mpa320Mpa，小于材料的抗拉極限強度500Mpa。過崎嶇路面車架的變形發(fā)生在瞬間且不會持續(xù)，因此，車架將受到側(cè)向載荷。按緊急右轉(zhuǎn)的極限狀態(tài)。轉(zhuǎn)彎狀況下車速按20m/s計算，轉(zhuǎn)彎半徑按10m計算。根據(jù)側(cè)向加速度的計算 式a汽車的側(cè)向加速度；V汽車的行駛速度；R轉(zhuǎn)彎半徑前輪施加固定約束，滿載工況下施加2.5m/s2側(cè)向加速度，求出其位移與應(yīng)力云圖如下圖3.14和3.15所示。4.5354mm。最大應(yīng)力發(fā)生懸架與元寶梁連接處，最大應(yīng)力圖 圖3.15慮前后車輪完全抱死的情況下，取附著系數(shù)φ=0.7，汽車制動時的最大減速度為0.7m/s。車架位移云圖和內(nèi)部應(yīng)力云圖如下圖3.16和3.17所示。圖3.16于貨車車架的最大彎曲撓度通常小于10mm，所以該車架在靜態(tài)滿載工況154.24MPa3.17其余各種工況下，安全系數(shù)均大于1，就算在超載50%以后，車架的安全系數(shù)仍然大于1.車架與懸架的連接處，如下圖3.18所示；圖3.18在汽車行駛時，作用在汽車各部件上的載荷都是動載荷。若所受動載荷較小時，只需進行靜態(tài)分析即可。若汽車行駛在凹凸不平的道，使得在它上面行駛的車輛產(chǎn)生垂直方向的位移變動，道路表面的凹凸不平是將使得乘員感到不舒服和不適應(yīng)，對車架造成強度破壞或產(chǎn)生不允許的大變形。因此我們有必要研究汽車結(jié)構(gòu)振動的固有頻率及其相應(yīng)的振型。模態(tài)是振動系統(tǒng)特性的一種表征，它實為構(gòu)成各種工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜振動的那些最簡單或最基本的振動形態(tài)。通過模態(tài)分析可以得到結(jié)構(gòu)的固有頻率和主要振型，為振動系統(tǒng)動態(tài)設(shè)計及故障診斷提供依據(jù)，同時，它也是其它更詳細(xì)動力學(xué)分析（如諧響分析、瞬態(tài)動力學(xué)分析和譜分析）的基礎(chǔ)。個具有質(zhì)量、彈性和阻尼的系統(tǒng)。由于車輛內(nèi)部各總成、零部件的不到充分的發(fā)揮，經(jīng)濟型變壞。同時還影響車輛的穩(wěn)定性和平順性，甚至損壞車輛的零部件和運載的貨物，縮短車輛用。一個N 式中：MK——剛度矩陣；X——位移向量；F(t)——作用力向量；t可以忽略不計，在模態(tài)分析時，令F(t)=0。當(dāng)F(t)=0時，忽略阻尼C 由式（4.2）、（4.3） 率和非簧載結(jié)構(gòu)的固有頻率之間,以防止整體的發(fā)生。車架彈性模態(tài)頻20Hz以下,900r/min相應(yīng)發(fā)動機的爆發(fā)頻率為30Hz發(fā)動機正常工作時經(jīng)常使用發(fā)動機轉(zhuǎn)速為1200~1400r/min相應(yīng)的發(fā)動機爆發(fā)頻率為40Hz.模態(tài)分析主要用來獲得結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型,型進行模態(tài)求解，本次提取了前6階頻率。各頻率值如表4.1，五階以上頻率已經(jīng)超過100Hz，所以六階頻率以上不再考慮。頻率1234564.14.135.002Hz，振型為尾部側(cè)向擺動，車架尾部變形最大。最大變形量為3.44mm。中間處變形最大。最大變形量為2.9707mm。圖 4.341.53Hz，振型為車架尾部上下俯仰，最大變形出現(xiàn)在車架最尾端。最大變形量為4.0201mm。圖4.44.455.54Hz，振型為車架尾端扭轉(zhuǎn)變形。最尾端扭轉(zhuǎn)變形最嚴(yán)重。最大變形量為4.7074mm。圖4.54.5102.58Hz，振型為靠近車架尾端的地2.2083mm圖4.64.6103.14Hz，振型為發(fā)動機支架處發(fā)生變形，最大變形出現(xiàn)在發(fā)動機支架下端，最大變形量為4.4781mm。為防止車架工作過程中發(fā)生，車架的固有頻率應(yīng)滿足以下要求生整車。發(fā)動機激勵計算 nzτ600～800r/min.20～26Hz.最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速為1300r/min，發(fā)動機激振頻率為43Hz.路面激勵頻率計算 VmaxLmax4.2表 路面狀況波長根據(jù)上述分析可知，發(fā)動機怠速時發(fā)出的激振頻率為20～26Hz，遠(yuǎn)低于車架的一階模態(tài)頻率，不會與車架發(fā)生。發(fā)動機處于最大功率轉(zhuǎn)86Hz，介于四階模態(tài)頻率和五階模態(tài)頻率之間，也不會與車架發(fā)生，當(dāng)發(fā)動機處于最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速時，發(fā)動機激振頻率為43Hz，與車架三階模態(tài)頻率41.53Hz接近，車架可能發(fā)生。車架的一二階模態(tài)頻率均大于表4.2中3種路況所產(chǎn)生的路面激勵。因此貨車在行駛過程中，不會因路面的激勵而產(chǎn)生車架。43z，與車架三階模態(tài)頻率4153z接近，車架可能發(fā)生，因此可以通過增加配重或是更改橫梁位置等方法更改車架的三階模態(tài)頻率，防止車架發(fā)生，損壞車架，影響汽車。本文以某車車架為研究目標(biāo),研究了車架總成外廓尺寸的確定方法,要在產(chǎn)品工程圖出來之前再進行有限驗算的方法進行深入的用戶真正了解到中國用戶的實際使用情況要有自己的產(chǎn)品特色。通用,能夠減少以后變型車布置的工作量,方便改裝,不需要改裝廠家在改裝車架設(shè)計是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程,它不但和整車的設(shè)計密切相關(guān),而且和生產(chǎn)密不可分,車架設(shè)計不但要考慮強度問題,還要考慮剛度問題,既要滿足可靠性要求設(shè)計時還要考慮降重問題還要關(guān)注成本問題,車架設(shè)計不但要關(guān)注生產(chǎn)工藝的發(fā)展水平,還要關(guān)注新材料的應(yīng)用。這樣做不但能夠節(jié)省開發(fā)時間,而且能夠節(jié)約開發(fā)成本,減少工裝模具[21]劉鴻文.材料力學(xué)-4版.：高等教育，2004,9.[22]，，李韶.車輛-道路耦合系統(tǒng)動力學(xué)研究.:科學(xué)2.12，12.[19]貴,紀(jì)名剛.機械設(shè)計.：高等教育陳家瑞汽車構(gòu)造（下冊）.：機械工業(yè)，，[2814]柴山，剛憲約.車輛結(jié)構(gòu)有限元分析.：國防工業(yè)，，[18]，汽車設(shè)計．：機械工業(yè)，[20].機械零件設(shè)計手冊．:機械工業(yè)[2]之.載貨汽車設(shè)計．人民交通陳家海著重型汽車車架設(shè)計，川汽科技，1999[1]棠著車技術(shù)發(fā)展趨勢，東方時評周歲著車車架工藝技術(shù)與材料開發(fā).汽車工藝與材料，2007,，，何雄杰.一種輕型卡車車架設(shè)計.汽車工程學(xué)會2010學(xué)術(shù)年會，[26].基于ANSYSWorkbench的某新型吹雪車車架模態(tài)分析.機械工程與自動化，2013,3(4):89～92[25]，.基于ANSYSWorkbench的FSAE車架模態(tài)分析與輕量化設(shè)計.2013中國汽車工程學(xué)會年會 [27]謝世坤，程叢山.ANSYS的邊梁式車架有限元模態(tài)分析.機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2005，18(3):76～79[12],,程聯(lián)軍,,.基于ANSYSWorkbench的某輕型貨車車架輕量化設(shè)計.青島大學(xué)學(xué)報(工程技術(shù)版),2014,29(3):70～74,[23]鐘佩思 ,機與農(nóng)用車, .車架剛度及強度的有限元分析.,車,, .輕型載貨汽車車架動態(tài)特性分析與研究.機械設(shè)計,,,, .貨車車架有限元分析.機械設(shè)計，,,,,, ,吳漢川,,,析.大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版, :人民交通,Dr.R.Rajappan，M.Vivekanandhan.DesignofImprovementforHeavyDumpTruckFramewithoutAssistantFrame.2010InternationalConferenceonComputational HirakPa,KhushbuC.Panchal,ChetanS.Jadav.StructuralysisofTruckChassisFrameandDesignOptimizationforWeightReduction.2013,4:665～668[13]TusharM. ,Dr.M.G.Bhatt，HarshadK. ysisandvalidationof11.10chassisframeusingAnsys. InternationalJournalofEmergingTrendsAndTechnologyinComputerScience,2013,4:85～91 ysisofchassisbyusingProceedingsofthe“NationalConferenceonEmergingTrendsInMechanicalEngineering，[14].某車車架結(jié)構(gòu)設(shè)計及強度分析和實驗研究.吉林大學(xué)本的研究工作是在指導(dǎo)老師老師的精心指導(dǎo)下完成的，從的撰寫，薛老師都給予了我最大的幫助。在本篇 InternationalJournalofEmergingTrends&TechnologyinComputerScienceWebSite: :editor@,editoVolume2,Issue2,March–April2013ISSN2278-6856ysisandvalidationofEicher11.10 using.TusharM. 1,Dr.M.G.Bhatt2andHarshadK. ResearchScholar,MewarUniversity,Gangrar, MEScholar,LDRP-ITR,Gandhinagar,:Truckchassisisthestructuralbackboneofanyvehicle.Themainfunctionoftruckchassisistosupportthecomponentsandpayloadceduponit.Thechassisframehastowithstandthestressesdevelopedaswellasdeformationoccursinitandthatshouldbewithinalimit. ThispaperpresentsthestudyofthestressdevelopedinchassisanddeformationofchassisframeofEICHER11.10. ThestressanddeformationhasbeencalculatedforthechassisframeandtheFE ysishasbeendoneforthevalidationonthechassisframemodel.Themodelofthechassishasbeendevelopedinsolidworks2009andstaticstructural ysishasbeendoneinANSYSworkbench.:FEA,TruckChassis, ysis,Ladder chassisusuallyreferstothelowerbodyofthevehicleincludingthetires,engine,frame,drivelineandsuspension.Outofthese,theframeprovidesnecessarysupporttothevehiclecomponentscedonit.Alsotheframeshouldbestrongenoughtowithstandshock,twist,vibrationsandotherstresses.Thechassisframeconsistsofsidemembersattachedwithaseriesofcrossmembers. Alongwiththestrength,animportantconsiderationinthechassisdesignistoincreasethestiffness(bendingandtorsion)characteristics.Adequatetorsionalstiffnessisrequiredtohavegoodhandlingcharacteristics.Normallythechassisaredesignedonthebasisofstrengthandstiffness.Intheconventionaldesignprocedurethedesignisbasedonthestrengthandemphasisisthengiventoincreasethestiffnessofthechassis,withverylittleconsiderationtotheweightofthechassis.Onesuchdesignprocedureinvolvestheaddingofstructuralcrossmembertotheexistingchassistoincreaseitstorsionalstiffness.Asaresultweightofthechassisincreases.Thisincreaseinweightreducesthefuelefficiencyandincreasesthecostduetoextramaterial.Thedesignofthechassiswithadequatestiffnessandstrengthisnecessary.2、LI Manyresearchershadconducted ysisonchassisofvariousheavyvehicles.Thedynamiccharacteristicsoftruckchassissuchasthenaturalfrequencyandmodeshapeweredeterminedusingfiniteelementmethod.Experimentalmodal ysiswascarriedouttovalidatetheFEmodels[2]. VijayPa etal.performedthestaticstructural ysisofthetruckchassis.Structuralsystemsofthechassiscanbeeasily yzedusingthefiniteelementtechniques.Soaproperfiniteelementmodelofthechassishasbeendeveloped.ThechassiswasmodeledinPRO-E.FEAwasdoneonthemodeledchassisusingtheANSYSWorkbench.Thehigheststressproducewas106.08MPabyFE ysis.The umshearstresswas95.43Mpa.TheresultofFE ysiswas10%biggerthantheresultof yticalcalculation.The umdiscementofnumericalsimulationresultwas3.0294mm.Theresultofnumericalsimulationwas5.92%biggerthantheresultof yticalcalculationwhichis2.85mm.Thedifferencewascausedbysimplificationofmodelanduncertaintiesofnumericalcalculation[3].AbdRahmanetal.investigatedstress ysisonaheavy-dutytruckchassisusingfiniteelementmethod.Finiteelementresulthadshownthatthecriticalpointofstressoccursatopeningofchassiswhichwasincontacttothebolt.Thusitwasimportanttoreducestressmagnitudeatthespecificlocation.PreviousFEAagreewiththe umdeflectionofsimplebeamloadedbyuniformlydistributed [4].Ebrahimietal.constructedahaytrailermodelandits ysiswascarriedout[5].Saneetal.performedstress ysisonalightcommercialvehiclechassisusingi tiveprocedureforreductionofstresslevelatcriticallocations[6].Koszalkaetal. plishedstress ysisonaframeofsemilowloaderusingFEM.Twoversionsofframedesignwere yzed,focusingonthepartofbeamwherethehigheststresseswerelocated[7].3、FINITEELEMENT、BasicConceptofThefiniteelementmethod(FEM)isacomputationaltechniqueusedtoobtainapproximatesolutionsofboundaryvalueproblemsinengineering.Simplystated,aboundaryvalueproblemisamathematicalprobleminwhichoneormoredependentvariablesmustsatisfyadifferentialequationeverywherewithinaknown ofindependentvariablesandsatisfyspecificconditionsontheboundaryofthe AnunsophisticateddescriptionoftheFEmethodisthatitinvolvescuttingastructureintoseveralelements(piecesofstructure),describingthebehaviorofeachelementinasimpleway,thenreconnectingelementsatnodesasifnodeswerepinsordropsofgluethatholdelementstogether(Figure1).Thisprocessresultsinasetofsimultaneousalgebraicequations.Instress ysistheseequationareequilibriumequationsofthenodes.Theremaybeseveralhundredorseveralthousandsuchequations,whichmeanthatcomputerimplementationismandatory.Figure1:Discretizationofmodel、AGeneralProcedureforFEATherearethreemainsteps,namely:preprocessing,solutionandpostprocessing.preprocessing(modeldefinition)includes:definethegeometric oftheproblem,theelementtype(s)tobeused,thematerialpropertiesoftheelements,thegeometricpropertiesoftheelements(length,area,andthelike),theelementconnectivity(meshthemodel),thephysicalconstraints(boundaryconditions)andtheloadings.Insolutionincludes:the erningalgebraicequationsinmatrixformandcomputestheunknownvaluesoftheprimaryfieldvariable(s)areassembled.Thecomputedresultsarethenusedbybacksubstitutiontodetermineadditional,derivedvariables,suchasreactions,elementstressesandheatflow.Actuallythefeaturesinthisstepsuchasmatrixmanipulation,numericalintegrationandequationsolvingarecarriedoutautomaticallybycommercialsoftware.Inpostprocessing,the ysisandevaluationoftheresultisconductedinthisstep.Examplesofoperationsthatcanbe plishedincludesortelementstressesinorderofmagnitude,checkequilibrium,calculatefactorsofsafety,plotdeformedstructuralshape,animatedynamicmodelbehaviorandproducecolor-codedtemperatureplots.Thelargesoftwarehasapreprocessorandpostprocessorto panythe ysisportionandthebothprocessorcancommunicatewiththeotherlargeprogramsSpecificproceduresofpreandpostaredifferentdependentupontheprogram。4、MODELINGOFEXISTING .Themodelofexistingchassisasperthedimensioniscreatedinsolidworks2009asshownonFigure2.ThemodelisthensavedinIGESformatwhichcanbedirectlyimportedintoANSYSworkbench.Figure3showstheimportedmodelinANSYS.Figure2:CADmodelofchassisinsolidworksFigure3:GeometryofchassisframeinMaterialofFortheframegeometryofchassisgenerallysteelanditsalloysareused.Fortheframemodels,varietyofmaterials,compositematerialsanddifferentkindofalloyscanbeused.Inthepresentstudy,ST52isusedanditspropertiesareasgivenbelow.Table1:Materialpropertiesofchassis[1] ST52ModulusofElasticityE 2x105N/mm2PossionRatio 520 360ConnectionTheconnectiontypebetweenthesidebars,bracketandcrossbarcanbewelded,rivetedoritcanbebolted. NormallyrivetedjointisusedsoheretherivetedconnectionisdefinedinmodelingasshowninFigure4.2Figure4:Connectiontypeofchassis4.3MeshingofChassisThemeshingisdoneonthemodelwith85466No.Ofnodesand38369No.ofTetrahedralelements.Figures5and6showtetrahedralelementandmeshingofmodel。Figure5:TennodetetrahedralFigure6:Meshingofchassis4.4.LoadingConditionofChassisThetruckchassismodelisloadedbystatic sfromthetruckbodyandload.Forthismodel,the umloadedweightoftruckandbodyis10,000kg.Theloadisassumedasauniformdistributedobtainedfrom umloadedweightdividedbythetotalofchassisframe.DetailloadingofmodelisshowninFigure7and8.Themagnitudeofontheuppersideofchassisis117720Nwhichiscarriedbytwosidebarssoloadononesidebaris58860Figure7:LoadonfirstsidebarofchassisFigure8:Loadonsecondsidebarofchassis5、RESULTOFFigure9:Flowchartfor ysisdoneonthechassismodelgives umgeneratedshearstress100.13KN(figure11).Basedonstaticsafetyfactortheory,themagnitudeofsafetyfactorforthisstructureis1.43[4]. Theformulaofdesignstressisdefinedby[1]DesignStress=YieldStress/FactorofJ.P.Vidosic mendssomevalueofsafetyfactorforvariousconditionofloadingandmaterialofstructures. Thevalueof1.5to2forwellknownmaterialsunderreasonablyenvironmentalcondition,subjectedtoloadsandstressesthatcanbedeterminedreadily.Basedonthisresult,itisnecessarytoreducethestressmagnitudeofcriticalpointinordertogetthesatisfySFvalueoftruckchassis.ThetruckchassiscanbemodifiedtoincreasethevalueofSFespeciallyatcriticalpointarea.ThepermissiblevalueofshearstressformaterialST52is350/3=116.66Mpa(consideringfactorofsafetyis3fordesign)[8].Thegeneratedshearstressesarelessthanthepermissiblevaluesothedesignissafe.TheshearstressanddeformationareasshowninFigure11and12.Figure10:VonmissesstressonchassisFigure11:ShearstressinchassisFigure12:Deformationofchassis6、Thegeneratedshearstressesarelessthanthepermissiblevaluesothedesignissafe.Theysisgives umshearstressandtotaldeformationwhichareindesiredlimitasshownintableTable2:Comparision ysisandcalculatedThispercentagevariationiscausedbysimplificationofmodelanduncertaintiesofnumericalcalculation.PSGDesignDataBookforStandardData-M/sKalaikathirIzzuddinbinZaman@bujang.Studyofdynamicbehaviouroftruckchassis.UniversitytechnologyMalaysia.December2005VijaykumarV.Pa ,“Structural ysisofaaddercha