置式鉸接客車急轉(zhuǎn)彎特性有限元分析

1、第23卷第7期 2006年7月公路交通科技Journal 0f Higllway柚d Transportation Research強(qiáng)d Devei叩nlent文章編號(hào):10020268(200607014205低地板發(fā)動(dòng)機(jī)后置式鉸接客車急轉(zhuǎn)彎特性有限元分析趙剛,何志剛,張敏中,朱茂桃(江蘇大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院,江蘇鎮(zhèn)江212013摘要:對(duì)于客車車身來說,整體結(jié)構(gòu)的有限元模型部分已經(jīng)很成熟了。但是對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)后置式鉸接客車在急轉(zhuǎn)彎工況 下的結(jié)構(gòu)有限元分析,尚不多見。文章基于有限元理論,對(duì)某型低地板發(fā)動(dòng)機(jī)后置式城市鉸接客車結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模和靜 態(tài)特性分析。在分析中以汽車各部件的實(shí)際連接關(guān)系的精確模擬

2、為出發(fā)點(diǎn),考慮了鉸接盤處的轉(zhuǎn)動(dòng),建立車身有限元 模型,并結(jié)合國外大汽車公司的FEM行業(yè)分析經(jīng)驗(yàn),著重考慮了汽車行駛時(shí)的急轉(zhuǎn)彎工況,建立了數(shù)學(xué)模型且對(duì)車 身強(qiáng)度進(jìn)行了分析,其結(jié)果可作為車身骨架結(jié)構(gòu)優(yōu)化的參考。關(guān)鍵詞:車身;結(jié)構(gòu);有限元;急轉(zhuǎn)彎中圖分類號(hào):u463.82+2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:AFEM Analysis of the Abrupt-tIlrIliIlg of Low-noor Rear Engine A硝clllated B吣 ZHAO Gang,髓2脅-gang,ZHANG Min-吐ong,ZHU Maotao(JiaIIgsu UniVersity,school of Automot

3、ive aIldTr幽c En百nee血g,JiaIlgsu zhenjiang 212013,ChinaAbstract:Forbus body,tIlere are well developed FEM models for tlle body stmctural.But for a abmpt-tuming situ撕on FEM analysis is not commoIIlyused for low-noor rear en舀ne articulated bus.Based on FEM theoIy,tle modeling and static analysis on one

4、low_n00r舭iculated bus is presented.During tlle瑚【odeling,me越iculatedpaIl tuming aIld me explicit modeling on t11e connections between the components is considered in detail.In the analysis pmcedure,abmpttuming case is mainly discussed based on山e FEM analysis experience8f而m foreign famous automobile C

5、o.Building tlle m訕ematics modeling甜ld analysis the stIess of tlle bus body.The resul協(xié)0f bus body stress distribution are heIpful for body structure,s design.Key words:bus_body;stmcture;FEM;abrupt.tuming0前言發(fā)動(dòng)機(jī)后置式城市鉸接客車在急轉(zhuǎn)彎工況下的 結(jié)構(gòu)有限元分析,國內(nèi)的文獻(xiàn)并不多見。本文參照 國外汽車FEM分析行業(yè)的經(jīng)驗(yàn),結(jié)合國內(nèi)實(shí)際情 況,對(duì)汽車行駛時(shí)的急轉(zhuǎn)彎工況建立數(shù)學(xué)模型和有 限元模型加

6、以分析計(jì)算,并且詳細(xì)考慮了此工況下 的邊界條件。由于鉸接客車在行駛過程中存在鉸接盤處的轉(zhuǎn) 動(dòng),因此需要考慮到鉸接盤的受力分析,而相對(duì)于普 通客車而言建模和分析更為復(fù)雜,因此本文建立了數(shù) 學(xué)模型并詳細(xì)分析了在轉(zhuǎn)彎過程中各車輪所受的載 荷。本文以某型客車為例,對(duì)這種車輛在轉(zhuǎn)向時(shí)的受 力及整車的靜態(tài)特性進(jìn)行了較全面的分析。收稿日期:20050329基金項(xiàng)目:江蘇大學(xué)青年科學(xué)基金資助項(xiàng)目(1241120003 公路交通科技 第23卷。一+%。o地。=%,×仁。札z-+2=一E嚴(yán)×2o一。=”,式中,m。,為后車廂簧載質(zhì)量,%為后車廂質(zhì)心處的側(cè)向加速度。低地板鉸接客車運(yùn)動(dòng)示意如圖5所

7、示,坐標(biāo)變換如圖6所示。圖5運(yùn)動(dòng)示意圖 Fig.5MoveInentsketch map 圖中脅。一:,圖6坐標(biāo)變換圖 Fig.6Coordinate anslation diagram 由坐標(biāo)變換圖可知f U=yI cos乒(y2I 6l csinp【%+l nJ2=y1sinp+(y2吐,16-u1ccosp可知前車廂質(zhì)心處的縱向加速度、側(cè)向加速度為 f%=yly2(J1【%=y2+yl1后車廂的為2%=五lM22=pl穢2(cJl+61cos9+(6擊,口:口。sinp+L。i2%=五2+M1l=p1刊21+61sin乳(6擊1叫2吲l1eos乒1cEJ:為準(zhǔn)確地模擬在各種計(jì)算工況下的空

8、氣懸架系 統(tǒng)的邊界條件,采用圖1所示的等效計(jì)算模型,它 的線剛度為2K1=妣。(耐n其中,.j。為圖1中和的彈簧剛度之和,m為等效 計(jì)算模型中心至橫臂鉸接點(diǎn)的距離;n為橫臂長(zhǎng)。則 懸架側(cè)傾角剛度為212由圖7知厶=西×口,=一只,對(duì)于橫向穩(wěn)定桿這種實(shí)心圓截面軸來說2號(hào)爭(zhēng),其中d為圓軸的直 徑,已知實(shí)心圓軸的角剛度為皓器=孚式中,G為切變模量;G,p為圓軸的扭轉(zhuǎn)剛度。當(dāng)車廂發(fā)生小傾角d西,時(shí),橫向穩(wěn)定桿A、口端 的位移量為±牛d幣,轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為d西=±告d西。, Z Zn 故車廂受到的彈性恢復(fù)力矩距為d阽Kd咖=魯d西, 從而可得橫向穩(wěn)定桿的側(cè)傾角剛度為=孚圖7橫向穩(wěn)定桿受力示意圖Fig.7Landscape orientation stabilizer bar fbrce dia目ram1_乞Km,=Km,l+Km r2+Km r3+Km rh=剮等,2+c警,2+c警,2愕 式中,B。、B:、B,分別對(duì)應(yīng)前、中、后橋的輪距, m。、m。分別對(duì)應(yīng)前、中、后橋的等效懸架中心 至橫臂鉸接點(diǎn)的距