6米乡村公路营运客车车身结构分析

摘要

在社会主义新农村建设中，发展农村交通事业已成为一个重要课题。而乡村公路营运客车在发展农村交通事业中起着十分重要的作用。由于农村道路条件较复杂，特别在山区，乡村公路营运客车易发生翻车事故，经常导致车身局部断裂或车顶塌陷，给乘客带来严重的伤害。农民出行经常要携带体积较大、重量较重的农副产品，如果人货混装，在发生事故时，这些农副产品可能将对乘客带来伤害。为保证乘客安全，乡村公路营运客车的车身结构设计变得尤为重要。因此，对乡村公路营运客车车身结构进行研究意义重大。 6米乡村公路营运客车，是农村客运的主力车型。本文比较归纳了现有6米乡村公路营运客车的结构特点，并结合我省省情，提出了关于我省发展农村客车的几点思考。在单舱、两舱结构的选择上，地处平原的农村公路，可将单舱式乡村公路营运客车作为选型和进一步改进的参考。地处山区的农村公路，可将两舱式乡村公路营运客车作为选型和进一步改进的参考；在山区行驶的农村客车顶盖和窗立柱承载能力应足够；对于两舱式乡村公路营运客车，宜将隔仓设置在乘客区外部，并与乘客区密封隔离，可以通过对后围进行修改，以达到真正的人货分离；在车窗和靠窗座椅之间的合适位置，设置横栏，对于提高乘坐安全性，消除隐患是必要的。 本文选择一款本省设计和制造的6米两舱式乡村公路营运客车FJ6606为例，对该车进行顶盖承载能力分析、车身结构强度分析以及动态分析，对该车的结构性能进行评价，并提出了结构改进的方法和措施。计算分析采用的是有限元法和ANSYS软件，分别建立了梁单元模型和壳单元模型，并比较分析结构强度和动态分析时两种模型的计算结果。 计算表明：采用梁单元模拟该车骨架时，该车在弯曲工况的应力裕度分别为5．07，左弯扭组合工况的应力裕度为2．13，右弯扭组合工况裕度为2．07。行李舱的强度均满足要求。该车的结构强度是足够的。 采用壳单元模拟该车骨架时，该车在弯曲工况的应力裕度分别为2．85，满足强度要求。左弯扭组合工况最大应力SMX=329．12MPa，右弯扭组合工况最大应力SMX=380．98MPa，均超过材料的屈服极限。而行李舱的强度满足要求。 利用梁单元模型对该车计算顶盖承载能力，表明顶盖承载能力不足，顶盖部分横梁需要加强。本文通过改变杆件截面形状和增加杆件厚度等方法，对顶盖结构进行改进，提高了该车的项盖承载能力。 模态分析表明，该车的车身低阶频率避开路面激励频率和发动机激振频率，该车的动态性能良好。 比较梁单元模型与壳单元模型的计算结果，弯曲以及弯扭组合工况时，两种模型计算得出的整体应力分布趋势大致一致，而壳单元模型的最大应力值明显高于梁单元模型的最大应力。并提出在客车结构设计中，梁单元宜用于方案设计阶段，而壳单元宜用于细节结构设计阶段。而运用加角板以及焊贴薄钢片等方法，可有效的降低高应力，提高结构强度。 模态分析时，壳单元模型计算得出的该车骨架的固有频率较梁单元模型小，两种模型得出的振型大部分一致，部分振型不同。 本文是用有限元法对乡村公路营运客车车身结构分析的一个工程实例，对其他乡村公路营运客车的设计具有一定的参考意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

1前言

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.2.1农村客车的研究和发展现状

1.2.2半承载式客车的发展与研究

1.3本文主要研究内容

2.我国典型农村客车结构特点比较分析

2.1农村客车结构基本要求

2.2典型车型比较

2.3关于我省农村客车结构的几点思考

2.4小结

3计算分析方法

3.1分析方法

3.1.1有限元法

3.1.2比较

3.2 ANSYS软件

3.3计算单元的简介

3.3.1梁单元BEAM4简介

3.3.2壳单元SHELL63简介

3.4小结

4 FJ6606客车结构模型的建立

4.1客车概况

4.1.1整车主要参数

4.1.2结构特点和材料特性

4.2客车结构建模

4.2.1单元选择

4.2.2简化方法

4.2.3结构模型

4.3计算工况及载荷约束处理

4.3.1弯曲工况和弯扭组合工况

4.3.2车顶承载能力计算

4.5小结

5 FJ6606客车结构强度分析

5.1梁单元模型结构强度分析

5.1.1车身骨架最大应力计算

5.1.2弯曲工况张度分析

5.1.3弯扭工况强度分析

5.2壳单元模型结构强度分析

5.2.1车身骨架最大应力计算

5.2.2弯曲工况强度分析

5.2.3弯扭工况强度分析

5.3结果分析

5.4结构改进

5.4.1改进一

5.4.2改进二

5.4.3改进三

5.4.4改进结果对比

5.5小结

6 FJ6606客车项盖承载能力计算分析及改进

6.1载荷处理

6.2计算结果分析

6.3顶盖结构改进

6.3.1改进一

6.3.2改进二

6.3.3顶盖改进结果对比

6.4小结

7 FJ6606客车车身模态分析

7.1引言

7.2模态提取方法

7.3车身结构动态性能评价指标

7.4计算结果及分析

7.4.1梁单元模型计算结果

7.4.2壳单元模型计算结果

7.4.3计算结果比较分析

7.5小结

8结论与展望

8.1结论

8.2展望

参考文献

致 谢