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摘 要

本文为某低速货车的车架进行了设计和分析。首先对该货车的车架选型进行了方案讨论，确定车架型式为边梁式车架；其次选定车架材料为Q235普通碳素结构钢、确定了车架纵梁与横梁的结构形式，以及车架纵梁与横梁的连接型式；最后使用ANSYS有限元分析软件对车架模型分别在静止空载、静止满载、满载加速、满载制动等工况下进行了强度校核，校核结果表明车架结构与强度满足使用要求。

关键词：四轮农用运输车；车架；有限元分析

Frame design and analysis of a low-speed vehicles

Abstract

In this paper, the design and analysis of the frame of a low-speed vehicles. First, the truck frame selection program conducted discussions to determine the type of frame side beam frame ; Secondly selected frame material is Q235 ordinary carbon steel, determine the formal structure of the frame rails and beams, as well as the connection type of frame rails and beams; Finally, using ANSYS finite element analysis software frame model are still in no-load, still full, full acceleration, full braking and other conditions were strength check, checking results show that the strength of the frame structure and meet the requirements.

Keywords : farm vehicles ; frame ; finite element analysis

目 录

摘要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 引 言 1

1.1 课题背景 1

1.2 课题意义 1

1.3 课题研究的主要内容 1

第二章 车架的设计 2

2.1 车架的设计参数 2

2.2 车架的结构形式 2

2.3车架的材料选用 4

2.4 车架的纵梁 4

2.5 车架的横梁 6

2.5.1前横梁 6

2.5.2元宝梁 6

2.5.3中横梁 6

2.5.4后横梁 6

2.6车架纵梁与横梁连接型式的确定 7

第三章 车架的强度校核 8

3.1 强度校核方法 8

3.2 车架模型的建立 8

3.3车架结构有限元模型的网格划分 8

3.4车架在不同工况下受力分析 11

3.4.1静止空载工况 11

3.4.2静止满载工况 12

3.4.3满载加速工况 13

3.4.4满载制动工况 14

3.5 本章小结 15

第四章 结束语 16

致谢 17

参考文献 18

附录 19

第一章 引 言

1.1 课题背景

在农村地区, 四轮农用车成为了农村的运输工具中的新成员，近几年来，四轮农用运输车已经被大面积的使用于农村地区，尽管现在有许多关于普通车型的车架设计与分析，但是针对农用运输四轮车车架在不同工况下静态受力分析较少。

四轮农用运输车的动力来源是柴油机，四轮农用运输车主要用途是在农村路段运输货物。我们可以通过国家数据统计看出，目前，全国城市与农村地区之间的货物运输总量已达到100万吨之多，农村中的货物运输总量已经达到了150亿吨，同时每年的增长速度有10%之多。我国现在有137家企业在进行农用车的生产，其中有35家三轮农用车生产厂家，生产四轮农用运输车的厂家有121家。在我国国内共有2000多种的产品生产型号，处于世界前列。所以，四轮农用运输车依旧是农村市场运输的主要手段之一。四轮农用运输车在农村的土地上呈现出勃勃生机。

四轮农用运输车的主要用途是农村野外作业，在车辆类型中是属于经济实用的运输车辆，该车型牵引力大、载重量较大、且体积小，重量轻。四轮农用运输车自出现以来，受到了广大农民用户的亲睐，且有很好的市场销售环境。四轮农用运输车主要组成部分包括汽车车架、驾驶室、货箱、柴油机等。每个组成部分对四轮农用运输车的质量、舒适性、寿命等都有重要影响，从目前各个部分对汽车的影响来分析, 车架是影响四轮农用运输车使用寿命长短的主要因素。

四轮农用运输车的使用者是我们伟大的农民朋友，他们主要使用农用运输车进行农业运输活动，在乡村中大部分的路面情况较差，路面高低不平。所以在使用过程中，车身会进行随机振动，车架在车身振动过程中受力情况复杂。所以，既保证车架安全可靠又在使用中经济实用,成为许多生产厂商所重视的方向。

1.2 课题意义

汽车设计的核心是汽车车架的设计，本课题以某低速载货汽车为例，对其车架进行设计，并通过静力分析，掌握车架在不同工况的应力及变形分布情况，对提高整车安全性具有重要意义。此外，在车架设计中采用ANSYS进行有限元分析将具有减少设计成本、缩短设计和校核的循环周期、提高产品的可靠性、在产品投入制造之前预先发现潜在各种问题等优势。

1.3 课题研究的主要内容

本课题的目的旨在根据四轮农用运输车的空车质量、满载质量、发动机质量、轮距、轴距等参数，设计四轮农用运输车车架的结构形状和所用的材料类型以及车架纵梁和横梁的相关尺寸，然后建立3D模型，导入ansys软件中，模拟四轮农用运输车车架在不同工况下的受力情况，通过软件运算，计算车架在不同工况下的强度，并将计算结果与材料的强度极限相对比，确定车架的强度是否符合强度要求。

第二章 车架的设计

2.1 车架的设计参数

某低速货车的整车参数如下：

型式 平头、4×2后轮驱动

轴距（mm） 2000

轮距（前/后）（mm） 1220/1220

空车质量（kg） 1120

装载质量（kg） 750

满载质量（kg） 2000

表1 主要部件质量及整车装载质量（kg）

2.2 车架的结构形式

车架是汽车的重要组成部分，常见的有梯形车架、一体式车架、脊梁式车架、桁架式车架及碳纤维车架等车架类型。

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