数值，本节通过理论计算建模包括力学建模及参数化建模对节能车进行具体分析。黑龙江工程学院本科生毕业设计节能车车架力学建模与分析基本结构即是优化前的初始结构，车架可取基本结构为整体，铝合金管材单根长度车架所受荷载和约束按设计要求作用于基本结构上。将约束点确定在悬架与车架的连接。约束点沿车架长度的位置分别为，车架的基本结构车架的分布荷载驾驶室产生的集中荷载动力装置中产生的集中荷载油箱产生的集中荷载忽略其它装置件的影响，如图所示。图车架的基本结构为保证约束及荷载能有效的传递到结构上，将基本结构划分为设计区域和非设计区域，用壳单元分别将设计域和非设计域离散，非设计域在优化计算过程中不改变节能车车架参数化建模与分析纵横梁均采用铝合金，连接方式为纵梁翼板与横梁翼板通过焊接相连。纵横梁截面用参数描述，焊接的半径也取为参数，记为。参数化模型建立纵梁与横梁连接方式，用焊接在翼板将纵横梁连接，纵横梁用壳单元离散，焊接用空间梁单元模拟。用壳单元离散纵横梁时，在优化过程中采用自由网格划分，但通过控制单元尺寸的方法使单元划分为四边形，使网格的密度满足精度要求。设计变量根据优化参数模型，设计变量为，用矢量表示黑龙江工程学院本科生毕业设计目标函数对车架优化的目的是在满足强度和刚度的条件下寻求质量最小的车架形式，故选取车架的质量作为评价车架好坏的标准，即车架的质量为目标函数其中为车架的体积含螺栓，为铝合金的密度。约束函数由于软件能在次结构分析中可完成多种工况的分析，故在优化数学模型的约束函数中可同时包含弯曲及弯曲扭转联合两种工况。弯扭联合工况弯扭联合工况模拟汽车满载在不平坦路面上行使的情况，此时将车架右前轮悬空来模拟，对于载货车动荷系数取为通过对车架的最大竖向位移约束来约束车架的变形，即其中，为弯扭联合工况下车架产生的最大竖向位移，为弯扭联合工况下车架最大竖向位移的许可值，根据车架不同形式可取不同值，在本例车架优化取值为。在弯扭联合工况下，由于车架处在种复杂的应力状态下，采用第四强度理论约束车架的应力，即,未找到引用源。,未找到引用源。其中为平均等效应力，为铝合金的许可应力，铝合金为，取值为。为保证铆钉连接的可靠，铆钉所受剪应力应小于许可剪应力，即,未找到引用源。,未找到引用源。,未找到引用源。其中弯扭联合工况下螺栓所受的最大剪应力，为铝合金的许可剪应力，铝合金为，取值为。弯曲工况弯曲工况模拟汽车满载时在水平路面上行驶的情况，此时车架的变形主要发生在垂直方向，对于载货车动荷系数取为。根据汽车设计理论载货车车架的最大弯曲挠度通常应小于，故车架的最大竖向位移应小于。,未找到引用源。其中为弯曲工况下车架产生的最大位移，为弯曲工况下车架黑龙江工程学院本科生毕业设计的许可挠度，取值。弯曲工况下，对车架强度约束采用弯曲正应力约束，即其中为弯曲工况下车架产生的最大正应力，为许可应力。同样，在弯曲工况下，为保证螺栓连接的可靠，铆钉所受剪应力应小于许可剪应力，即局部稳定约束由于纵横梁采用铝合金截面，属于薄壁板件，受压时容易发生局部失稳，根据铝合金结构设计与计算，翼板和腹板的尺寸应满足定的宽厚比条件，下面分别给出翼板和腹板的宽厚比约束条件。翼板腹板其中为钢材屈服强度，单位。几何约束几何约束即是对设计变量的值直接加以上限和下限的约束。几何约束的上下限般由设计者的经验和加工工艺条件直接给出。设计变量的几何约束可用不黑龙江工程学院本科生毕业设计等式约束表示为,未找到引用源。,未找到引用源。其中为设计变量的上限为设计变量下限在优化计算中优化参数建模由式至式构造优化数学模型如下求其中为设计变量的隐函数。节能车车架结构加强措施黑龙江工程学院本科生毕业设计要评价车架设计和结构的好坏，首先应该清楚了解的是车辆在行驶时车架所要承受的各种不同的力。如果车架在方面的韧性不佳，就算有再好的悬挂系统，也无法达到良好的操控表现。而车架在实际环境下要面对种压力。负载弯曲从字面上就可以十分容易的理解这个压力，部分汽车的载重量是由车架承受的，通过轮轴传到地面。而这个压力，主要会集中在轴距的中心点。因此车架底部的纵梁和横梁，般都要求较强的刚度。非水平扭动当前后对角车轮遇到道路上的不平而滚动，车架的梁柱便要承受这个纵向扭曲压力，情况就好象要你将块塑料片扭曲成螺旋形样。横向弯曲所谓横向弯曲，就是汽车在入弯时重量的惯性即离心力会使车身产生向弯外甩的倾向，而轮胎的抓着力会和路面形成反作用力，两股相对的压力将车架横向扭曲。水平菱形扭动因为车辆在行驶时，每个车轮因为路面和行驶情况的不同，路面的铺设情况凹凸起伏障碍物及进出弯角等等每个车轮会承受不同的阻力和牵引力，这可以使车架在水平方向上产生推拉以至变形，这种情况就好像将个长方形拉扯成个菱形样。实车架的好坏并非物理指标就可以涵盖，所以即使有超强的新车架出现，传统的车架形式依然存在，正因为此，阐述以下内容的意义。梯形车架的负载抗曲能力高，而车架先天造就平台造型，无论对营造车厢空间还是载货空间都有极其正面的作用。梯形车架的优点也造就了它的缺点，平面结构令它的非水平扭曲刚性相对于整式车架的低，而车架的设计不善于造就重心水平低的汽车技术上完全可行，但是没有必要对于以操控性作为出发点的汽车这种特性当然与他们的宗旨背道而驰。体式车架生产前的配套投资极其庞大，绝对不适合小批量生产。比如市场层面较窄的跑车市场，现在只有使用体式车架。另外个明显的缺陷就是体式车架因为使用大量的金属，质量偏高。外壳的作用主要是用来营造理想的空间效果，而车架的设计主要由金属钢片构成，虽然钢片已经作了开坑的加强韧度处理，但是在物理结构上的刚度，特别是非水平扭动，始终不及钢管式车架。如果以重量和刚性比来作比较的话，使用同等金属重量所制作出来的体式车架是所有车架中刚性表现比较薄弱。黑龙江工程学院本科生毕业设计针对于本设计的节能车采用的是融合的方式将多种设计里理念融合在起，车架即为整体式梯形设计，在化繁为简的车架结构同保证了节能车的整车结构受力及承载量。本章小结通过本章节的叙述，对节能车车架的力学建模及参数化建模进行详细的分析论述，估算车车架的总质量，与普通汽车结构相比计较，论述影响车架的因素及解决措施，从实际角度阐明论述。黑龙江工程学院本科生毕业设计第章节能车车架轻量化分析轻量化设计可从材料上入手，如采用碳纤维或铝合金等轻质材料来替代传统的钢，但成本偏高，且制作上存在难度铝合金不易焊接，所以从车架梁的截面形状和面积来入手显得更为实际。相关文献中指出由于车架本身结构和载荷的复杂性，无法以建立力学模型通过数学计算的方法来获得准确的解析，而随着计算机技术发展所逐渐兴起的有限元法可有效地计算车架在各种工况下的响应，为设计提供有力的理论依据。使用上文中已经比较得出的较优化的结构下沉式车架结构来进行下列截面优化分析。有限元分析软件介绍分析软件种类繁多，其中最具代表性的有系列以及等等，这些有限元软件功能强大，不可以分析线性问题还可以分析非线生问题的动态特性，不仅可以分析单个实体，同时还可以分析多个实体的结合体。公司是目前行业最大的公司，在同行业中也是直处于领先地位。程序是个功能强大的灵活的设计分析及优化融结构热流体电磁声学于体的大型通用有限元商用分析软件，可广泛应用于核工业铁道航空航天机械制造能源汽车交通电子土木工程等般工业及科学研究。该软件提供了个不断改进的功能清单，具体包括结构高度非线性分析电磁分析计算流体动力学分析优化设计接触分析自适应网格划分大应变有限转动功能以及利用参数设计语言的扩展宏命令功能。基于菜单系统使用户能够通过对话框下拉式菜单和子菜单进行数据输入和功能选择，方便用户操作。在产品设计中，用户可以使用有限元软件对产品性能进行仿真分，泊松比，密度。网格划分网格划分同静力学分析操作相同。施加约束加载并求解本设计是对车架进行自由状态下的振型模态分析，具体约束是在小头接触区，保留沿承重梁长度方向上的移动，其他自由度给予约束，在载荷与车架底梁的接触区自由度全部予以约束。选择选择选择前环接触区的方向位移方向位移进行约束，选择尾环接触区进行全约束选择选，参照图图求解输出控制对话框选择选择，文本框中输入，在文本框中输入，单击，参照图。起至频率设定采用系统默认值，单击即可黑龙江工程学院本科生毕业设计图模态分析选项设置对话框选择查看结果及分析选择将列表显示模态计算结果对话框，如图所示图模态计算结果选择选择获得第阶模态振型结果，如图所示选择选择获得第阶模态振型结果，如图所示黑龙江工程学院本科生毕业设计重复和可分别获得第阶模态振型结果，如图所示。图阶模态振型图二阶模态振型图三阶模态振型图四阶模态振型图五阶模态振型图六阶模态振型模态分析结果固有频率为的阶模态底环前部小头沿方向变形，最大振动变形值为固有频率为的二阶模态沿方向变形，最大振动变形值为为固有频率为黑龙江工程学院本科生毕业设计的三阶模态沿方向变形，最大振动变形值为固有频率为的四阶模态沿方向变形，其最大振动变形值为固有频率为的五阶模态沿方向扭曲变形，最大振动变形值为固有频率为的六阶模态沿方向变形，最大振动变形值为。根据文献所知，节能车发动机固有频率范围为与车架固有频率相差较远，故不会产生共振