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7140型客车车架的有限元计算及振动与疲劳分析
| 论文题名： | 7140型客车车架的有限元计算及振动与疲劳分析 |
| 关键词： | 客车车架;有限元计算;振动振幅;疲劳强度;随机激励;动态特性 |
| 摘要： | 汽车车架是整个汽车的基体，也是整个汽车的装配基础，并承受来自车内外的各种载荷。 本论文以7140型客车车架为研究对象，将客车在静止和行驶状态下的力学工况抽象简化为四种工况，分析计算了客车车架在各工况下的强度、刚度，以及路面随机振动响应及随机疲劳等，为车架结构的合理性、减少结构质量以及失效原因，降低制造成本，提高车架的可靠性等提供了理论依据。 本论文基于有限元理论，使用有限元软件ANSYS12.0建立了客车车架有限元模型，为车架后续分析建立了基础；分析了客车车架在满载弯曲工况、满载弯扭工况、紧急刹车、紧急制动四种工况车架受力特性，并计算获得车架在各工况下的应力与位移分布数据，并统计分析结果，得出车架应力区间分布比重，验证了车架的静强度及车架结构材料的利用率；对车架进行模态分析，得出车架前二十阶振动的固有频率和振型，为车架避免共振及为后续动态分析提供基础数据；采用模态叠加法计算车架在路面随机激励下的随机振动，得出客车车架随机振动的应力分布、位移振幅及车架最大振幅处位移、速度、加速度响应曲线，分析了车架的动态特性；利用随机振动的计算结果数据，根据高斯三区间法和Miner定律对车架进行了随机疲劳强度计算，验证了车架在路面随机激励作用下车架的疲劳强度。 分析计算结果表明：车架在各工况下强度和刚度都存在过于富裕且材料利用率很低现象；在模态振型图中看出，车架的振幅主要集中在车架前段和末端，由于车架布置其他相配部件的要求，还需考虑改进车架结构，以使车架在动态下振动位移分配合理；在路面随机振动作用下，车架的振幅同样集中在车架前段和末段，且路爵振动频率与车架第二阶固有频率发生共振耦合，需通过改进车架结构参数避免；通过随机疲劳分析，车架结构疲劳强度过于富裕，车架还可以进一步优化。 本文通过分析，为车架进一步优化和车架改进设计提供了理论依据，并为同类产品设计开发提供分析方法。 |
| 作者： | 徐和林 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 韩致信 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州理工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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