配备钢板弹簧系统客车开发研究开题报告

配备钢板弹簧系统客车开发研究开题报告本文简介：开题报告1.课题来源本课题来源于东风扬子江汽车（武汉）有限责任公司，目的是在该公司生产的配备钢板弹簧系统的普通城市客车的基础上开发匹配空气悬架系统的高级客车WG6.2(代名词)。以新产品WG6.2型客车车架为对象，讨论了利用UGNX、NXNastran对车架在典型工况下车架刚度和强度求解分析处理；最

配备钢板弹簧系统客车开发研究开题报告本文内容：

开题报告

1.

课题来源

本课题来源于东风扬子江汽车（武汉）有限责任公司，目的是在该公司生产的配备钢板弹簧系统的普通城市客车的基础上开发匹配空气悬架系统的高级客车WG6.2(代名词)。以新产品WG6.2型客车车架为对象，讨论了利用UGNX、NX

Nastran对车架在典型工况下车架刚度和强度求解分析处理；最后根据有限元分析的结果对该客车的车架进行评估，为车架结构设计的改进提供了更为准确可靠的理论依据。

2.

研究内容和和意义

2.1.

主要研究内容和意义

本文主要完成了：

（1）介绍了三维CAD设计软件和设计方法，说明了三维软件在现代产品设计中的越来越广泛的应用，然后基于UG软件的对空气悬架客车车架设计建模。

（2）介绍了有限元的概念、原理及分析的基本思路，说明了有限元法在车身结构分析中的应用，然后以WG6.2型客车为具体分析对象，讨论了利用UGNX、NX

Nastran求解处理，以及用ANSYS软件来验证对比。将几何模型转化成可供分析计算的有限元模型，并对分析中涉及到的梁单元作了详细的介绍。接着采用有限元软件结合客车在实际运行中可能出现的多种典型工况，如直线匀速行驶，路面高低不平出现单轮瞬间悬空，紧急制动等工况，研究了相应载荷及边界约束条件施加的实现方法，分析了车架结构强度、刚度。最后根据有限元分析的查询结果对该客车的车架进行评估，为车架结构设计的改进提供了更为准确可靠的理论依据。

2.2.

研究途径和技术路线

本课题拟采用的研究方法

⑴

研究分析配备钢板弹簧系统客车的结构特点，并在此基础上开发匹配空气悬架系统的车架WG6.2客车车架，利用UGNX4.0的建模功能，建立车架的三维几何模型,匹配校核。

⑵

形成有限元计算模型：依托大型有限元分析软件

UGNX4.0，根据客车车架的特点，确定单元类型，划分网格、确定支承及边界条件，注意模型中各种支承等，形成计算所需的有限元模型。

⑶

确定需要计算的各种工况，以及载荷如何选取和加载，选择有限元软件UGNX4.0、NX

Nastran求解处理，以及用ANSYS10.0软件做验算对比，上机进行计算分析模型结构。

⑷

修改计算模型：根据分析结构获得的位移、应力、应变等参数重新修改更新模型。进行各种局部和整体的试验和验算。

⑸

对分析计算的结果进行整理，给出对研究对象结构设计方案的评估结论。

3.

汽车设计有限元分析现状

国内对汽车结构件的设计与研究，已从主要依靠经验设计发展到应用有限元法进行计算和分析阶段。实践证明，有限元法是一种有效的数值计算方法，利用有限元法分析得到的结构位移场和应力场，可以作为结构设计的原始判据或作为结构改进设计的基础。采用有限元法之后，能比较准确和迅速的计算出各种设计方案的结果。因此，有限元分析(FEA)目前已成为汽车设计与研究中的一个重要环节。有限元软件是有限元分析的重要组成部分，随着有限元技术的推广，各种分析软件也随之被开发出来。大型的通用有限元软件有UGNX、ANSYS、NASTRAN、ABAQUS、ADINA、COSMOS、MARC等，它们的特点是功能强大，能够进行较为精确的结构分析，已经成为结构分析中强有力的工具，国内外研究者利用这些软件进行了多领域的研究。在汽车工业领域，有限元软件也得到了多方面的应用，并取得了丰富的研究成果。有限元技术的不断丰富和完善，使模型的规模从最初的几十、几百个简单的单元发展到了如今的几万甚至是几十万个单元，分析对象也由以前的静态应力发展到汽车的动态响应、空气动力学计算、噪声、优化设计、汽车碰撞和被动安全性的研究。应用大型的有限元软件，建立汽车的有限元模型，进行汽车的动静态分析，完成汽车的优化设计，已经成为各大汽车公司普遍采用的一种手段。

“美国福特汽车公司在70年代就使用NASTRAN软件，用板、梁单元进行车身的有限元静态分析，找出高应力区，并改进应力分布。日本五十菱汽车公司在80年代末已将CAE应用到车身设计的各个阶段，从最初设计阶段的粗略模型到设计中、后期的细化模型，分析的范围包括强度、刚度、振动、疲劳、碰撞及形状和重量的优化。”进入90年代有限元分析得到了更为广泛的应用。美国通用汽车公司在通用有限元程序的基础上自主开发了后处理程序，将发动机和道路激励载荷集成到数据库中，进行汽车对发动机和道路激励的响应分析和改进，大大简化了分析过程。日本尼桑汽车公司利用有限元分析仿真来带动整车性能的优化，其分析中使用的模型己经包括悬架、发动机、轮胎和转向机构。

20世纪80年代以来，国内汽车行业已开始将有限元应用于车架强度计算。目前，利用有限元法进行的汽车结构分析包括很多方面，大到车身、车架，小到汽车各零部件，如车门、发动机连杆等的分析和研究。

近几年来，国外的研究领域还进一步拓展到了利用有限元法进行车身内的声学设计。通过车身内声模态与整车模态的耦合，评价乘员感受的噪声并进行噪声控制。福特汽车公司曾利用CAE在其新车开发中提高NVH性能，取得了良好的效果。

CAE技术可以在提高产品质量和建立自主产品开发能力方面，为汽车企业提供极大帮助。作为CAE行业第一大软件供应商的美国ANSYS公司研发的ANSYS系列大型通用有限元分析软件最具有代表性。ANSYS是最早通过1509001质量认证的设计分析软件，其全面的分析功能涉及结构、疲劳、热、流体、电磁场、碰撞、饭金成形等汽车行业所需的各种分析仿真功能，产品应用的深度、广度、解算结果的高精度及其图形界面的易学易用，已经使之成为汽车产品开发必不可少的伙伴。Nastran是国际上应用最广泛的CAE工具，大量的制造厂商依靠其分析结果来设计和生产更加安全可靠的产品，得到更优化的设计，缩短产品的研发周期。三十多年来，Nastran已经成为了几乎所有国际大企业的工程分析工具，应用领域包括航空航天、汽车、军工、船舶、重型机械设备、医药和消费品等，这也使得其分析结果成为了工业化的标准。

对于大型企业来说，NX

Nastran是一个独立的解决方案。它通常运行于局域网上，支持多用户，多平台系统，并可以和多种有限元前后处理器协同工作。这些处理器包括EDS和其他许多CAE供应商提供的高效易用的专业产品。

NX

Nastran适用于需要完成大量流程化分析计算的用户。它的特点是灵活、可靠并能同大量的其他分析软件协同运作，形成统一高效的分析流程，并在整个流程中承担核心求解功能。它的数据格式可以在绝大多数的CAE软件中识别和使用，使得同其他CAE使用者交换数据的方式灵活方便，大大减少了数据转换和共享的工作量。

目前，国内外高档客车大多采用三维设计建模和有限元分析软件进行客车车架的结构分析，并取得了丰硕的研究成果。

4.

最终目标及完成时间

本文在东风扬子江汽车(武汉)有限责任公司生产的配备钢板弹簧系统的普通型城市客车的基础上开发匹配空气悬架系统的高级客车WG6.2(代名词)。完成新产品WG6.2型客车车架系统UG三维几何模型建模和空气悬架装配校核分析。

高级仿真分析方面在总结前人研究成果的基础上，以有限元分析为基本方法，利用功能强大的大型CAD/CAE/CAM系统软件UGNX4.0、NX

Nastran求解分析。并在几何模型的基础上，通过定义合理约束和加载和网格单元（可以尝试多种方式做对比试验）的划分，建立相应的有限元仿真模型。

在有限元模型上进行了车架结构在静弯曲、扭转、紧急制动3种典型工况下的位移、应力和应变等强度分析，并在分析结果的基础上改进完善模型。

论文将于5月30日完成设计所有工作。

5.

进度安排

论文任务进度安排如下：

⑴2.26～3.15

完成课题调研及资料收集工作

⑵3.6～3.22

确定整体方案，设计建模

⑶3.20～4.20

建立了有限元仿真模型和计算分析。

⑷4.15～5.25

在分析结果的基础上改进完善模型

⑸5.22～5.30

准备论文及答辩

6.

主要阅读文献

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Lin.Finite

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