某中型客车车架动态性能分析与结构优化

【摘要】随着国内外法规和用户对汽车乘坐舒适性要求的不断提高，如何降低车内振动与噪声成为热点研究问题。本文是以某整车场的两个客车车架作为研究对象,项目遇到的问题便是车架振动剧烈。汽车车架是汽车整体最重要的部分之一，承受着来自装载和道路的各种复杂激励，同时汽车上许多重要总成件都是以车架作为载体。因此，车架的设计在汽车总体的设计中便显得尤为重要。这时，运用现代的分析方法，把有限元方法，模态分析方法和优化设计进行完美结合，对汽车车架进行动态分析和优化，以减少与非簧载质量耦合发生共振的可能性，提高整车的NVH性能，对汽车的设计具有重要的实际意义。本文总结了有限元方法在车架动态特性分析和结构优化中国内外的研究现状，国外发展的较早也较成熟，国内研究的相对落后但越来越深入。本文在此基础上主要在以下几个方面展开了研究：首先，将车架几何模型导入有限元软件Hypermesh中，进行几何清理、划分网格、网格质量检查等技术,建立高质量的车架有限元网格模型。对车架各结构赋予相应的厚度属性和材料属性，并建立载荷，设定相关参数，以替代实体进行模态分析计算，得出两个型号车架的理论固有频率。对计算模态的分析为之后实验模态的传感器布置做指导，从车架的模态计算结果分析车架的前几阶振型，从而分析出车架发生剧烈振动的原因。然后，项目组利用LMS.TEST.LAB系统，B&K/PCB公司振动加速度传感器和霍尔传感器等设备对车架进行模态实验，通过模态实验验证有限元模型的正确性，并对整体模态进行评价。说明模态实验值与计算值的固有频率和振型存在差异的原因。对比后分析后，总结出发生剧烈振动的根本原因。对车架结构进行模态分析是解决是否需要改进车架结构以及怎样改进这些重要问题的依据和参考。在实验后以两个型号车架为例总结模态实验方法，为今后的模态实验分析提供理论依据和工程应用背景。最后，根据对车架模态计算和试验模态的分析和查明的振动原因，提出多种结构优化方案，通过改变车架板材厚度，增加焊弯梁、焊斜梁等方式对结构进行优化。将优化后的结果再次进行模态计算，并和原模态进行对比，最终选出一个优化效果明显并且可行的择优方案。本文从前期的有限元建模及分析，到模态实验验证，最后根据分析的结果对车架进行结构优化，形成了一套完整的利用有限元方法分析动态性能并进行优化的技术流程与研究思路。本文的研究成果对汽车车架的有限元分析和模态分析有一定的参考价值和指导作用。
【作者】曲伟；
【导师】史文库；
【作者基本信息】吉林大学，车辆工程，2014，硕士
【关键词】车架；有限元建模；模态分析；结构优化；

【参考文献】
[1]黄伟.低场核磁共振系统的应用与研究[D].华中师范大学,电路与系统,2014,硕士.
[2]李小娟.新型绿茶加工关键工艺技术的研究[D].浙江大学,茶叶加工与审评,2012,硕士.
[3]李松洋.勒内·吉拉尔替罪羊理论视角下的《基辅怨》[D].吉林大学,英语语言文学,2014,硕士.
[4]滕文艳.S高新技术公司基于EVA的业绩评价体系构建研究[D].天津商业大学,会计（专业学位）,2013,硕士.
[5]吴朝阳,牛铮.光化学植被指数估算植物光能利用率的研究进展[J].植物生态学报,2008,03:734-740.
[6]马勇.某移动公司营销渠道的策略研究[D].电子科技大学,工商管理（专业学位）,2012,硕士.
[7]张安邦,上官周平,刘晓东,赵军军.黄土高原植被资源数据仓库系统的研制[J].计算机与农业.综合版,2003,03:18-21.
[8]胡金华.中国电力产业规制研究[D].福建师范大学,产业经济学,2004,硕士.
[9]高伟洪.新生代农民工市民化教育机制研究[D].江西财经大学,社会学,2013,硕士.
[10]周彦桦.论著作权法视阈中的作者收回权[D].华中科技大学,民商法学,2013,硕士.
[11]杨光.邢台市市区中小学足球运动开展现状的调查研究[D].河北师范大学,体育教学,2012,硕士.
[12]张贤冲.浅阅读时代有声读物研究[D].华中师范大学,传播学,2014,硕士.
[13]谭跃林.高校课堂教学中学生经验的淡化与彰显[D].湖南师范大学,高等教育学,2014,硕士.
[14]周生军.论电子商务下国际税收的管辖权及中国相关立法建议[D].华东政法学院,法律,2003,硕士.
[15]何齐聪.入世后我国施工行业发展战略研究[D].重庆大学,建筑与土木工程,2003,硕士.
[16]吕丹丹.细胞色素c在2-巯基嘧啶衍生物修饰金电极上的电化学行为研究[D].安徽工业大学,2013.
[17]王汉雄.兰州地区糖尿病患者皮肤病患病情况及相关危险因素分析[D].兰州大学,皮肤病与性病学（专业学位）,2013,硕士.
[18]查申森,窦晓波,王李东,郑建勇,孙旻,赵波.微电网监控与能量管理装置的设计与研发[J].电力系统自动化,2014,09:232-239.
[19]饶政华.熔化极气体保护焊传热与传质过程的数值研究[D].中南大学,2010.
[20]张美玲.稻谷储藏品质变化规律与其挥发性物质挥发规律相关性研究[D].南京财经大学,农产品加工及贮藏工程,2012,硕士.
[21]周静.民营医院员工敬业度问题研究[D].山东师范大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[22]俞世兰.五四时期知识女性传播马克思主义妇女观论析[D].安徽大学,马克思主义发展史,2014,硕士.
[23]魏传军.基于地基GNSS观测数据的电离层延迟改正研究[D].长安大学,大地测量学与测量工程,2014,硕士.
[24]过金超,崔光照,陈旭,高瑜.面向爬壁机器人的电极吸附阵列模型构建及优化[J].ChineseJournalofMechanicalEngineering.
[25]张娟红.高原环境对药物药代动力学影响的基础研究[D].兰州大学,药物分析,2013,硕士.
[26]张楠.库欣病的诊断与手术治疗[D].复旦大学,外科学,2012,硕士.
[27]张翔宇.明人南亚地理知识详考[D].首都师范大学,历史文献学,2014,硕士.
[28]周剑青.以多聚赖氨酸为载体的双酚A包被抗原制备及其免疫分析研究[D].广东工业大学,应用化学,2013,硕士.
[29]王霖.Ca~(2+)诱导损伤线粒体的结构与形态学变化研究[D].西北农林科技大学,生物物理学,2012,硕士.
[30]赵志明,邓又明,王辉艳.浅谈数据挖掘技术原理及应用[J].吉林省经济管理干部学院学报,2004,04:52-53.
[31]许丹.补中益气汤治疗气虚血亏型癌性发热的临床研究[D].广州中医药大学,中医内科学（专业学位）,2013,硕士.
[32]高超,王丽君.基于系统调用的入侵检测技术研究[J].信息安全与通信保密,2005,07:332-336.
[33]杨雯雯.A Comparative Study on the Food Safety Report between Chinese and Western Media[D].西安外国语大学,外国语言学及应用语言学,2014,硕士.
[34]何鹰,张红梅.探析教学管理与”制度化管理”的联系[J].中国校外教育.
[35]蔡玮彬.黄土骨架颗粒间相互作用研究[D].长安大学,地质工程,2014,硕士.
[36]杨嵩.锥形件智能化拉深仿真系统的研究[D].燕山大学,2008.
[37]BUINGOCQUY（裴玉贵）.越南领导干部选拔制度研究[D].华东师范大学,行政管理,2013,硕士.
[38]姚春燕,彭伟,潘柏松,刘云峰.基于CDIO大学生创新团队实践探索[J].浙江工业大学学报(社会科学版),2013,03:342-345.
[39]宋艳涛,纪则轩,孙权森.基于图像片马尔科夫随机场的脑MR图像分割算法[J].自动化学报,2014,08:1754-1763.
[40]姜柯.论语用意义上的对等翻译[D].湖南师范大学,英语语言文学,2003,硕士.
[41]吴佳.浙江省大学生创业环境研究[D].浙江工业大学,2008.
[42]杨永召.我国上市公司股利分配政策及其公告效应实证分析[D].重庆大学,金融学,2014,硕士.
[43]陈智彪.Dynesys动态固定治疗腰椎退行性疾病的中期临床疗效观察[D].福建医科大学,外科学,2014,硕士.
[44]楼诚.脉冲电晕放电等离子体及其联合负载型催化剂修复菲污染土壤研究[D].大连理工大学,环境工程（专业学位）,2013,硕士.
[45]王银锋.一些拓扑兴趣的分子笼、篮和瓶的结构和性质[D].吉林大学,2010.
[46]刘丹丹.荆门石油化工公司全面预算管理实施案例分析[D].华中科技大学,资产评估,2013,硕士.
[47]张妍.MR扩散加权成像在进展期胃癌疗效预测与评价中的应用[D].山西医科大学,外科学,2014,博士.
[48]刘豹.IEEE国际系统工程学术会议将于1989年8月在美召开[J].自动化学报,1988,06:437.
[49]曾娜.组织支持感、学习价值观对公务员廉政教育学习投入影响的实证研究[D].中国科学技术大学,行政管理,2014,硕士.
[50]罗春秋.基于维管束植物的碳纳米管及其复合纳米材料的制备与光催化性能研究[D].渤海大学,2013.