客车（金龙）车架有限元分析(附件)【字数：9548】
摘 要 能源危机是现如今工业发展的最大问题，使用新能源可以缓解能源危机。电动汽车由此产生，以车载电源为动力，电能作为可再生能源，缓解了石油紧缺的问题，同时对环境造成的污染很小，相比传统汽车有很多优点。 在电动客车快速发展的今天，电动客车续航里程不足的问题限制着电动客车的发展。本文通过利用ANSYS分析软件对南京金龙一款电动客车车架进行满载弯曲，满载扭转，满载制动，满载转弯四种极限工况的静力学分析，以实现优化客车车架的设计方案，达到客车车架的质量的减轻，达到整车减重，增加续航里程的目的。通过模态分析，使客车车架固有频率避开地面激励和传动轴激励引起的振动，防止客车在行驶时发生共振现象，提高乘客的乘坐舒适性。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2国内外发展现状 1
1.3课题意义 2
第二章 研究方案 3
2.1研究内容 3
2.2研究方法 4
2.3主要问题 4
第三章 分析过程与结果 7
3.1三维模型建立 7
3.2材料属性定义 7
3.3网格划分 7
3.4四种工况及分析结果 9
3.4.1满载弯曲工况 9
3.4.2满载制动工况 10
3.4.3满载转弯工况 11
3.4.4满载扭转工况 12
3.5结果分析综述 13
3.6优化方案与结果 14
第四章 模态分析 19
第五章 结论与展望 23
5.1全文总结 23
5.2工作展望 23
致 谢 24
参考文献 25
第一章 绪论
1.1研究背景
目前，国际石油资源逐渐匮乏能源危机渐渐变得突出，化石燃料的大量使用造成大气污染，环境恶化，此外，大量的私人车辆使交通拥堵，严重妨碍了人们的出行，这一切的一切都在逼迫着传统的汽车行业进行改革，电动汽车应运而生，并且很快引起了人们的重视。
电动汽车，显而易见，是一种以电力为动力来源取代传统汽车以化石燃料作为动力来源 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
的新型的交通工具，因为使用的是电力，与传统动力的汽车相比，电动汽车具有众多优点，首先节能环保，电动汽车消耗的电能，并不排放任何有害尾气。电能与化石燃料相比更加环保，并且电能的来源广泛，太阳能，风能等都可以转化为电能。其次，电动汽车运行成本低，电池的使用年限较长，并且成本低廉，使得电动汽车的使用成本的降低，此外，电动汽车行驶中噪声小，无明显振动，增加了乘客的乘坐舒适性。电动汽车近几年的快速发展也显示了人们对这一新型的交通工具的兴趣，作为公共交通的主力军，客车行业无疑是对电动技术最感兴趣的，电池技术的快速发展也推动了电动汽车的发展，电动客车的投入使用一方面减少了化石燃料的使用，减少污染，另一方面也降低了私家车得上路率，缓解了交通压力。
1.2国内外发展现状
对于传统汽车行业，国内的技术水平比起国外先进的技术要落后近二十年，但新能源是一个新型的汽车行业，每个国家的起点是相同的，所以我们不能再落后。化石燃料的逐渐枯竭，让每个国家都意识到了研发新能源汽车的必要性，美国把推动新能源汽车的发展列为政府新能源政策的重要部分；意大利政府修订和完善当地的法律与政策，为电动汽车发展铺好道路；能源匮乏的日本更是在很早以前就着重进行着电动汽车的研发工作。
中国新能源汽车的研究工作开始于上世纪八十年代，早在国家十五计划期间就成立了电动汽车重大科技专项，通过学校，企业，科研单位的联合，一起进行与电动汽车项目相关的技术上的科研与攻关，并且取得了不错的效果，解决了大量阻碍电动汽车发展的难题，推动了国产新能源汽车行业的快速发展。现在许多高校仍然保留着大量的与电动汽车相关的科研项目，并且在许多汽车企业里都设有电动汽车相关技术开发研究所，这些项目在为企业解决技术难题的同时，也为新能源汽车领域培养了一大批优秀的人才，推动了我国新能源汽车行业的发展。
有限元分析法的主要思想是把连续的物体打散成一定量的单位，且把每个单元分成有限个节点，这样就可以把一个连续的结构体近似看做靠节点连接的集合，通过利用设定函数来分析节点间各种力学关系，相当于把一个复杂的问题分化成有限个简单的问题一一解答，比起整体分析，这样计算速度快，结果精度高。并且能够解决许多现实生活中不能直接计算的问题，通过有限元的模拟分析，一样可以得出比较准确地结果。
利用有限元法对汽车车架等受力零部件进行模拟仿真分析的方法在国外已经很常见，通过模拟仿真，避免了汽车研发过程中的大量破坏性实验，既能得到精确的车架受力分布，又能避免大量的了浪费，所以有限元法一经提出就得到了很快的推广。国内汽车行业利用有限元分析技术相比国外其他国家起步较晚,不过由于起点较高，发展过程比较迅速,目前，有限元分析技术在各类汽车车架和零部件的结构检测中得到了大量的使用，并且国内企业在使用各种CAE软件在对车架进行结构静力学检测方面己经获得了很多的经验,但是由于计算机硬件限制,相比起国外发达国家，我们的分析结果精确度不高，仍有很大的优化空间。此外，国内并没有统一的公认的CAE分析软件,所以,国内汽车行业在使用有限元方法对汽车相关部件进行静态与动态分析方面与国外相比差距较大。
ANSYS软件是集多种工况于一体的大型通用有限元分析软件。开发厂商是世界上著名的CAE软件公司美国ANSYS公司。该软件能与绝大多数建模软件互通，可以很方便的完成数据的传递，如CREO, NASTRAN, CATIA, AutoCAD等，快速方便，并且ANSYS分析软件适用范围广泛，适用静力学分析，流体分析，电磁场分析等方面，此外，软件工作界面清楚，操作相对简单，一经推出，很快被广大厂商所认同获得了一致好评，成为了众多设计分析公司的首要选择。
1.3课题意义
南京金龙客车有限公司自从成立以来，着力进行电动客车的研发设计，并很快的占领了国内新能源客车行业的半壁江山，成为了行业的佼佼者。
由于电池技术限制，电动客车续航能力问题一直存在并且限制着电动客车的发展，除了加强电池技术的研发，还能从其它角度来改善电动客车续航能力不足的问题，本课题为南京金龙某款电动客车车身车架分析优化，旨在通过软件分析找到金龙客车现有车型车身车架在设计上的不够完美的地方，并加以改进优化来减轻整车重量，以达到提高客车续航里程的目的。
此次毕业设计的研究意义主要包括以下几个方面:
(1)在检验南京金龙该型号电动客车车架结构可靠性的前提下找出可以优化的结构；
(2)分析车架的固有模态,避免客车行驶时车架与地面或者传动轴激励发生共振，确保客车行驶安全与乘客乘坐的舒适性；
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2国内外发展现状 1
1.3课题意义 2
第二章 研究方案 3
2.1研究内容 3
2.2研究方法 4
2.3主要问题 4
第三章 分析过程与结果 7
3.1三维模型建立 7
3.2材料属性定义 7
3.3网格划分 7
3.4四种工况及分析结果 9
3.4.1满载弯曲工况 9
3.4.2满载制动工况 10
3.4.3满载转弯工况 11
3.4.4满载扭转工况 12
3.5结果分析综述 13
3.6优化方案与结果 14
第四章 模态分析 19
第五章 结论与展望 23
5.1全文总结 23
5.2工作展望 23
致 谢 24
参考文献 25
第一章 绪论
1.1研究背景
目前，国际石油资源逐渐匮乏能源危机渐渐变得突出，化石燃料的大量使用造成大气污染，环境恶化，此外，大量的私人车辆使交通拥堵，严重妨碍了人们的出行，这一切的一切都在逼迫着传统的汽车行业进行改革，电动汽车应运而生，并且很快引起了人们的重视。
电动汽车，显而易见，是一种以电力为动力来源取代传统汽车以化石燃料作为动力来源 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
的新型的交通工具，因为使用的是电力，与传统动力的汽车相比，电动汽车具有众多优点，首先节能环保，电动汽车消耗的电能，并不排放任何有害尾气。电能与化石燃料相比更加环保，并且电能的来源广泛，太阳能，风能等都可以转化为电能。其次，电动汽车运行成本低，电池的使用年限较长，并且成本低廉，使得电动汽车的使用成本的降低，此外，电动汽车行驶中噪声小，无明显振动，增加了乘客的乘坐舒适性。电动汽车近几年的快速发展也显示了人们对这一新型的交通工具的兴趣，作为公共交通的主力军，客车行业无疑是对电动技术最感兴趣的，电池技术的快速发展也推动了电动汽车的发展，电动客车的投入使用一方面减少了化石燃料的使用，减少污染，另一方面也降低了私家车得上路率，缓解了交通压力。
1.2国内外发展现状
对于传统汽车行业，国内的技术水平比起国外先进的技术要落后近二十年，但新能源是一个新型的汽车行业，每个国家的起点是相同的，所以我们不能再落后。化石燃料的逐渐枯竭，让每个国家都意识到了研发新能源汽车的必要性，美国把推动新能源汽车的发展列为政府新能源政策的重要部分；意大利政府修订和完善当地的法律与政策，为电动汽车发展铺好道路；能源匮乏的日本更是在很早以前就着重进行着电动汽车的研发工作。
中国新能源汽车的研究工作开始于上世纪八十年代，早在国家十五计划期间就成立了电动汽车重大科技专项，通过学校，企业，科研单位的联合，一起进行与电动汽车项目相关的技术上的科研与攻关，并且取得了不错的效果，解决了大量阻碍电动汽车发展的难题，推动了国产新能源汽车行业的快速发展。现在许多高校仍然保留着大量的与电动汽车相关的科研项目，并且在许多汽车企业里都设有电动汽车相关技术开发研究所，这些项目在为企业解决技术难题的同时，也为新能源汽车领域培养了一大批优秀的人才，推动了我国新能源汽车行业的发展。
有限元分析法的主要思想是把连续的物体打散成一定量的单位，且把每个单元分成有限个节点，这样就可以把一个连续的结构体近似看做靠节点连接的集合，通过利用设定函数来分析节点间各种力学关系，相当于把一个复杂的问题分化成有限个简单的问题一一解答，比起整体分析，这样计算速度快，结果精度高。并且能够解决许多现实生活中不能直接计算的问题，通过有限元的模拟分析，一样可以得出比较准确地结果。
利用有限元法对汽车车架等受力零部件进行模拟仿真分析的方法在国外已经很常见，通过模拟仿真，避免了汽车研发过程中的大量破坏性实验，既能得到精确的车架受力分布，又能避免大量的了浪费，所以有限元法一经提出就得到了很快的推广。国内汽车行业利用有限元分析技术相比国外其他国家起步较晚,不过由于起点较高，发展过程比较迅速,目前，有限元分析技术在各类汽车车架和零部件的结构检测中得到了大量的使用，并且国内企业在使用各种CAE软件在对车架进行结构静力学检测方面己经获得了很多的经验,但是由于计算机硬件限制,相比起国外发达国家，我们的分析结果精确度不高，仍有很大的优化空间。此外，国内并没有统一的公认的CAE分析软件,所以,国内汽车行业在使用有限元方法对汽车相关部件进行静态与动态分析方面与国外相比差距较大。
ANSYS软件是集多种工况于一体的大型通用有限元分析软件。开发厂商是世界上著名的CAE软件公司美国ANSYS公司。该软件能与绝大多数建模软件互通，可以很方便的完成数据的传递，如CREO, NASTRAN, CATIA, AutoCAD等，快速方便，并且ANSYS分析软件适用范围广泛，适用静力学分析，流体分析，电磁场分析等方面，此外，软件工作界面清楚，操作相对简单，一经推出，很快被广大厂商所认同获得了一致好评，成为了众多设计分析公司的首要选择。
1.3课题意义
南京金龙客车有限公司自从成立以来，着力进行电动客车的研发设计，并很快的占领了国内新能源客车行业的半壁江山，成为了行业的佼佼者。
由于电池技术限制，电动客车续航能力问题一直存在并且限制着电动客车的发展，除了加强电池技术的研发，还能从其它角度来改善电动客车续航能力不足的问题，本课题为南京金龙某款电动客车车身车架分析优化，旨在通过软件分析找到金龙客车现有车型车身车架在设计上的不够完美的地方，并加以改进优化来减轻整车重量，以达到提高客车续航里程的目的。
此次毕业设计的研究意义主要包括以下几个方面:
(1)在检验南京金龙该型号电动客车车架结构可靠性的前提下找出可以优化的结构；
(2)分析车架的固有模态,避免客车行驶时车架与地面或者传动轴激励发生共振，确保客车行驶安全与乘客乘坐的舒适性；
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