基于HyperWorks的JK6129GHEV混合动力客车结构分析及轻量化

摘要

客车承载着公路交通运输的重担，城市客车在缓解公共交通压力方面作用尤其明显。近些年由于政策的偏重和环境保护的迫切要求，新能源客车，尤其是全承载客车的设计越来越重视轻量化，新能源客车动力电池的大重量给采用传统设计方法进行全承载客车轻量化设计提出了严峻的挑战。要想在保证车辆刚度、舒适性和安全性的前提下实现车身的轻量化设计必须依靠有限元方法的参与。
　　以某公司设计的JK6129GHEV全承载气电混合城市客车为研究对象，建立其有限元模型，进行模态分析和四个典型工况的结构分析，利用分析结果指导轻量化设计，并再次对优化后的模型进行模态分析和结构分析，对比分析轻量化效果。
　　1.分析所研究客车车身结构特点，对其车身结构有限元建模方式进行探索研究，确定本课题采用的建模方式，最后基于整车车身结构的三维模型建立有限元模型；
　　2.对车身骨架结构进行有限元分析，包括模态分析和强度、刚度分析。利用模态分析计算车身结构前10阶固有频率并获得相应的振型，从而对其振动特性进行分析和评价。通过强度、刚度分析，研究车辆运行过程中弯曲、扭转、制动和转向四种典型工况可能出现的应力和变形情况，并对各工况下的强度和刚度进行分析和评价；
　　3.根据上述分析结果，利用优化型钢框架结构或壁厚的方法确定客车车身骨架的轻量化设计方案。通过对优化前后车身骨架进行有限元分析，对比振动模态及车身骨架强度、刚度，验证实现轻量化的可行性；并基于轻量化设计试制样车，进行实车的道路可靠性和强化路面试验，结合振动加速度测试，得到轻量化车身实车实际性能，验证轻量化效果。
　　最终实现车身骨架减重293kg，占原车身骨架总质量的8.1％。
　　通过以上研究，在动态特性不变差，强度、刚度不降低的前提下实现了较好的轻量化效果。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 研究背景

1.3 研究意义

1.4 国内外研究现状

1.5 本文研究方法及预期效果

1.6 本章小结

第二章 客车车身结构有限元建模

2.1 引言

2.2 车辆简介

2.3 建模准备

2.4 有限元模型建立

2.5 本章小结

第三章 车身骨架模态分析

3.1 引言

3.2 车身骨架模态分析

3.3 本章小结

第四章 车身骨架结构分析

4.1 引言

4.2 悬架模拟

4.3 弯曲工况结构分析

4.4 极限扭转工况结构分析

4.5 紧急制动工况

4.6 紧急转弯工况

4.7 本章小结

第五章 车身骨架轻量化设计及分析

5.1 引言

5.2 轻量化方案确定及模型建立

5.3 轻量化车身骨架模态分析

5.4 轻量化车身骨架结构分析

5.5 有限元分析结果评价

5.6 实车可靠性及振动试验验证

5.7 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 研究结论

6.2 工作展望

参考文献

致谢

在学期间发表的学术论文及其他科研成果