基于特性的牵引车-半挂车刚柔组合车架动力学模型研究

商用车较大的车架柔性会影响到整车的操纵稳定性和乘坐舒适性,尤其是在共振时车架柔性会放大对车辆运动品质的影响。为实时模拟牵引车-半挂车的车架运动,采用基于总成特性的建模技术路线,根据运动响应频域将车架运动解耦为低频刚体运动和高频柔体运动,并将车架模型模块化划分为基于多体动力学的刚体车架模块、基于模态综合法的柔体车架模块,然后将两模块求解结果叠加形成刚柔组合车架模型。最后,将车架模型嵌入牵引车89DOF-半挂车73DOF整车模型中,针对某款商用车进行仿真,通过对比实车场地试验结果,验证了模型的有效性。

基于BS-TabNet和LSSA的车架智能轻量化设计

为解决传统牵引车车架轻量化设计中设计周期长、设计难度较大和过分依赖工程师经验等问题,提出了一种智能轻量化设计方法.首先,通过试验设计(Design of Experiments,DOE)联合仿真获取车架性能表格数据.其次,基于TabNet算法、贝叶斯优化算法和沙普利增量解释理论(SHapley Additive exPlanation,SHAP)构建出BS-TabNet模型,用于学习车架性能表格数据,生成车架代理模型.最后,采用莱维飞行策略对麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)进行改进,得到莱维麻雀搜索算法(Levy Sparrow Search Algorithm,LSSA),用于求解车架轻量化任务,找到最优车架结构参数.相较于传统机器学习算法,BS-TabNet模型在准确性、稳定性和可解释性三个方面都有着更高的评价,其准确度达到了0.98左右,稳定性提高50%以上,而且具有更强的可解释能力,解决了深度学习在表格型数据上表现较差的问题.相较于传统群智能优化算法,LSSA算法能够寻找到更好的优化结果,在满足其他性能要求的同时,实现了车架质量减轻5.64%的轻量化效果.智能轻量化设计方法将人工智能与车架轻量化设计相结合,能够节省大量设计时间,提高设计效率.

整体式副车架液态模锻及其性能

液态模锻是铝合金件高性能成型的先进工艺,文章将液态模锻技术用于整体式副车架成型,着重研究液锻工艺方案和液锻副车架性能的均匀性。模拟研究表明,单浇道液锻比设有辅助浇道的液锻汇流位置少、表面质量高、工艺出品率高。试生产发现,利用广州和德轻量化成型技术有限公司设计制造的HVSC2500T卧式液态模锻机进行A356.2铝合金副车架的单浇道液锻,能够获得完整无缺的副车架,本体取样拉伸强度可达320 MPa,延伸率达11.12%。但是,在远离浇道和存在汇流的位置普遍存在夹渣缺陷,副车架强度和塑性都较低。

基于应变测试矿用汽车车架结构优化设计分析

矿用铰接车采用液压举升机构实现货物卸载,受力情况复杂,对车架结构影响大且要求高。针对某自卸车后车架和货箱在不同运行条件下的承载特性进行分析,获取各工况的载荷情况和边界条件;根据前述分析,建立后车架和货箱的有限元分析模型,选取多个典型工况开展分析,获取应力应变的分布情况;采用材料升级、圆角优化及焊接工艺提升等,针对应力集中和较大位置进行优化设计,降低应力值,保证安全裕度满足要求;采用直角应变测试法,针对实际自卸车车架开展应力测试,在分析的关键位置布置应变片,选取典型工况开展测试,并与仿真结果开展对比。结果可知:自卸车铰接点和液压举升缸鹅颈支撑处应力较大,并且出现了应力集中,但均在许可范围之内;采用厚度提升、直径增大及焊接工艺提升等方法,有效提升应力分布,最大值明显降低;实车测试和仿真分析,满载工况应力分布基本一致,最大值误差低于5.8%;优化后结果明显低于优化前;结果表明分析模型和优化方法的可靠性,为此类分析设计提供参考。

平衡车车架拓扑优化设计与仿真分析

目的本研究以平衡车车架为研究对象,旨在满足模型强度与刚度约束条件的前提下,通过拓扑优化设计实现车架质量的减轻,从而为平衡车车架的轻量化设计提供参考。方法首先,通过SolidWorks软件建立车架的三维模型,然后利用ANSYS Workbench对原始车架进行静力学分析,以获取车架的应力分布情况。在此基础上,采用AltairInspire软件对原模型进行拓扑优化,优化目标是减少车架的质量。结果经过拓扑优化设计,得到了优化后的重构模型。与原始车架相比,优化后的车架质量减少了约54.0%。虽然优化后的车架在满足使用规范的前提下,米塞斯应力有所上升,但仍小于材料的屈服强度,确保了车架的安全性和稳定性。结论本研究通过拓扑优化方法有效地减少了平衡车车架的质量,同时保持了必要的结构强度和刚度。尽管优化后车架的应力有所增加,但仍在材料允许范围内,证明了拓扑优化在车架轻量化设计中的可行性。该方法为未来平衡车车架部件的设计和改进提供了新的思路和参考。

考虑柔性副车架的某轿车操纵稳定性优化研究

一般车辆仿真是在副车架为刚性的假设下进行研究的,然而副车架实际上为柔性。为研究副车架柔性化和材料属性变化对操纵稳定性优化的影响,利用HYPERMESH软件模态计算得到前副车架的柔性体文件,并进行模态分析,避免其与发动机和车身产生共振。将柔性前副车架导入ADAMS软件替换原有刚性前副车架,建立某轿车具有不同材料属性的柔性前副车架刚柔耦合模型,进行悬架K&C仿真和整车操纵稳定性仿真对比研究。以车辆操纵稳定性为优化目标,利用NSGA-Ⅱ算法对前副车架衬套刚度参数进行多目标优化设计。结果表明,柔性前副车架材料属性变化后的弹性变形会对悬架系统受力产生影响,从而改变悬架K&C特性,进而使整车刚柔耦合模型的操纵稳定性发生改变。改变材料属性也会使得前副车架与悬架和车身铰接处衬套刚度参数的多目标优化结果发生变化。多目标优化后横摆角速度增益、车身侧倾角增益和侧向加速度的延迟时间均降低,整车刚柔耦合模型操纵稳定性得到改善。

车架纵梁焊接变形控制在生产线中运用

车架总成运用在皮卡、轻卡和非承载式乘用车上,是非常重要的底部骨架件。车架总成质量对整车安全、舒适性影响较大。车架总成中纵梁总成的焊接变形最难控制,传统的控制焊接变形方式已经很难保证纵梁总成变形量,使得车架整体尺寸控制和装配都难达到高品质要求,为了提升车架总成尺寸,降低车架纵梁总成焊接变形量,本文对车架纵梁总成焊后变形进行研究,从夹具设计和机器人焊接布局两方面来保证纵梁总成焊后变形控制在2.3-3.2mm,从而保证车架总成尺寸和生产效率。

混合动力城市客车车架结构分析及轻量化设计

车架作为混合动力城市客车的主要承载结构,其强度和刚度会影响混合动力城市客车的稳定性、舒适性和续航性等。通过对混合动力城市客车的车架静强度进行分析,得出了混合动力城市客车车架在不同工况下的应力和应变情况,以混合动力城市客车车架轻量化为目标,对混合动力城市客车车架进行结构进行了优化和验证,既有效地减少了混合动力城市客车的排放,也改善了混合动力城市客车的综合性能。

某10.5m客车中段车架结构优化设计

对某10.5 m客车中段车架进行优化方案设计、刚强度CAE对比分析及方案成本对比。结果表明,优化后的中段车架力学性能有所改善、成本有所降低。

铝合金运油车不同材质副车架的对比分析

对碳钢材质和铝合金材质的副车架进行了对比分析,结果发现前者用料厚度比后者薄,且整体结构设计较为简单,无需多点进行加强;相反铝合金副车架整体结构设计时需额外增加大量加强筋对关键部位进行加强,悬挂与副车架纵梁连接的方式也存在不同,仍需使用碳钢材料配合方能连接;在相同车型,即整车额定载质量相同的情况下,碳钢副车架设计总质量反而比铝合金副车架轻约100 kg,同时铝合金副车架生产总成本远高于碳钢副车架。研究表明,碳钢副车架目前仍是铝合金运油半挂车的首选。

碳纤维复合材料的FSAE赛车车架轻量化仿真分析

为提高FSAE赛车在比赛时的速度并达到减少污染尾气排放和节约能源的目的,设计者一直试图使用新材料完成赛车车架结构的轻量化设计。为此,使用碳纤维树脂基复合材料HTA/6376C,依据复合材料层合板设计原则进行铺层设计,开展FSAE赛车车架的轻量化设计。首先建立了车架的有限元模型;然后根据赛车实际运用时的典型工况施加载荷,利用有限元分析软件求解并确定了危险点;最后基于最大应力准则对危险点进行了强度校核。研究结果表明:在满足强度要求的基础上,车架结构减重近11%,达到了较好的轻量化效果;研究结果为FSAE赛车车架轻量化设计的新材料选取提供了基础数据。

单座小型赛车车架设计与仿真

单座小型赛车广泛用于各游乐场所、汽车竞赛以及赛道日活动,由于产量低、用途单一且不能合法上路,故无需遵守量产车的设计原则和相关法规,设计空间较大。这种赛车通常注重加速/制动性能以及操控稳定性,其中中国大学生方程式汽车大赛(FSC)是单座小型赛车的代表产品。车架是单座小型赛车的重要组成部分,绝大多数的赛车零部件都需要安装在车架上。本文以中国大学生方程式赛车规格的单座小型赛车车架为研究对象,设计一副具有足够刚度和强度的车架并进行优化,基于UGNX和ANSYS Workbench软件平台,分别建立车架三维模型和有限元模型,计算车架弯曲刚度和扭转刚度并完成模态验证。

汽车起重机车架强度校核及尺寸优化

车架是汽车起重机的重要组成部分,其承载能力对起重机的工作性能有着比较大的影响。以60 t某型汽车起重机结构中车架作为研究对象,将车架的参数模型导入Hypermesh软件中对其进行有限元分析。车架模型整体使用四节点网格进行划分,并对其进行静力学计算,计算其在危险工况下所产生的von Mises应力、变形。对不符合强度、刚度要求的车架初始模型进行结构改进,使其满足要求。最后使用OptiStruct软件对车架模型进行尺寸优化,以车架部分壳单元板厚为设计变量,车架刚度、强度为约束条件,车架最小质量为目标。优化后的车架质量减少了0.599 t,减重率为6.0%。

轻型越野车钢管车架相贯线切割及弯管工艺研究

针对轻型越野车钢管车架的生产制造,提出一种先切割相贯线,后弯管成型的工艺。进行了相关计算,确定了钢管弯曲方向与相贯线角度关系基准,以及钢管弯曲回弹角,给出了具体工艺流程。通过试验验证,相贯线切割及弯管工艺具有可行性和实用性,可以提升生产效率。

桁架式车架结构优化与刚度分析

以某桁架式车架为研究对象,建立有限元参数化分析模型,对车架进行拓扑和多目标优化,对优化后的车架整体进行了应力和刚度分析,并通过试验验证了车架的刚度分析结果。初步建立桁架式车架模型,采用ANSYS软件对车架进行拓扑设计得到优化模型,同时以车架关键受力部位为研究对象对车架进行多目标优化,优化后车架质量减轻0.82 kg;根据实际比赛场地和跑动情况对车架进行工况下的应力分析,在此基础上分析车架的弯曲、扭转刚度,并结合验证性试验着重分析车架的扭转刚度,验证了此桁架式车架具有优异的综合力学性能。

小型航空发动机液压装配车架设计及仿真

针对目前小型航空发动机装配车架结构形式单一、空间运转自由度不足等问题,设计了一种新型小型航空发动机装配车架,增加了主支点翻转支撑机构和液压系统升降机构,并引入了负载敏感系统对液压回路进行控制,从而保证了发动机上所有零部件的装、拆、检测等操作均位于最佳工作平面上。仿真表明,新型小型航空发动机装配车架具有机体安装可靠、操作简单和换向平稳等优点,最大限度降低了操作人员的劳动强度,提高了生产效率,保证了发动机的装配质量。

果园作业平台车架耐久性研究

针对农用机械作业工况复杂、受多种外力、对结构件寿命影响较大等问题,以果园作业平台车架为研究对象,编制车架加速载荷谱,分析车架耐久性。采用有限元分析方法,对车架进行力学分析并选取关键载荷测点,建立果园作业平台多体动力学模型采集相应测点载荷谱,利用伪损伤保留编辑法获取不同伪损伤保留量的加速载荷谱,从压缩时间效率、伪损伤域、功率谱密度、穿级/雨流计数和统计值参数等方面对比,分析伪损伤保留量对加速载荷谱质量的影响。通过车架耐久性仿真对比不同编辑方案对耐久性分析精度和效率的影响。对比结果表明,伪损伤保留量不低于90%才能保证加速载荷谱的质量。仿真结果表明,车架最小寿命历程大约为65000 km,根据果园作业平台使用条件和用户使用情况调查,了解果园作业平台每年大约行驶8100 km,使用年限为8年,该车架满足要求。且伪损伤保留量为95%时为最佳编制方案,加速载荷谱时间压缩量为55%,车架耐久性仿真分析误差能控制在5%内且仿真效率提高391%,本文为提高农用机械部件耐久性载荷的编辑质量提供参考。

基于FSAE大学生电动方程式赛车的副车架设计与分析

根据中国大学生方程式汽车大赛的规则要求,本文设计了一款桁架钢管结构车架,但加工误差导致后舱部件装配困难,因此本文采用副车架来代替后舱部分桁架钢管结构。副车架可用于电机、差速器、悬架叉臂和悬架避震器等部件的安装。本文以车架-副车架系统为研究对象,利用CATIA建立几何模型,通过ANSYS对模型进行拓扑优化,对扭转、满载弯曲等工况进行分析,最终设计出能够达到整车强度要求且满足功能性需求的副车架结构。

基于改进果蝇算法的车架焊接机器人避障路径规划

针对车架焊接机器人在避障路径规划时需要综合考虑多种因素而导致难度上升的问题,提出了基于改进果蝇算法的新方法,并将其用于车架焊接机器人的避障路径规划。首先,确定车架焊接机器人的目标点位置,以焊接路径最短为目标,结合焊点总数、机器人初始位置和目标点的距离,构建一个避障路径规划模型。然后,引入自适应步长和烟花爆炸操作改进果蝇算法,使用改进后的果蝇算法求解路径规划模型,通过不断更新果蝇的位置和速度,在搜索和优化过程中找到最佳的避障路径,从而实现车架焊接机器人的自动避障功能。试验结果表明,文中所提算法可在较短时间内获得避障最短路径,车架焊接机器人避障路径规划效果良好。

基于Adams/ncode整车车架疲劳寿命分析

车架作为货车的主要承载部件,承担来自货厢与货物的载荷,同时将该载荷通过悬挂系统传递到车桥和地面,不平的地面又通过轮胎和悬挂系统将载荷反馈到车架上,导致车架受力情况非常复杂,车架的破坏形式不仅有静强度破坏,还存在疲劳破坏。通过Adams建立整车动力学模型完成悬架与车架应力点的选取,建立路面工况,输出整车载荷谱。在寿命分析软件ncode中,结合有限元软件Ansys,对整车车架进行三工况下的静力分析,在ncode导入整车载荷谱的rsp格式,输出满载工况下车架疲劳寿命云图。