汽车车架的动力分析计算
汽车推动力计算公式
汽车推动力计算公式在汽车工程领域中，推动力是一个非常重要的概念。
它代表了汽车引擎产生的动力，用于推动汽车前进。
推动力的大小取决于多个因素，包括引擎的输出功率、车辆的重量、轮胎的摩擦力等等。
为了更好地理解汽车推动力的计算方法，本文将对汽车推动力的计算公式进行详细介绍。
汽车推动力的计算公式可以表示为：F = ma + Ff + Fr + Fa。
其中，F代表总推动力，m代表汽车的质量，a代表汽车的加速度，Ff代表摩擦力，Fr代表滚动阻力，Fa代表空气阻力。
首先，我们来看汽车的质量对推动力的影响。
汽车的质量越大，所需的推动力也就越大。
这是因为质量是影响汽车加速度的重要因素，根据牛顿第二定律，加速度与推动力成正比。
因此，汽车的质量m在推动力计算公式中起着重要作用。
其次，摩擦力也是影响汽车推动力的重要因素之一。
摩擦力是指轮胎与地面之间的摩擦力，它取决于轮胎的材质和地面的情况。
当汽车加速时，摩擦力会对推动力产生一定的阻碍，因此在计算推动力时需要考虑摩擦力的影响。
另外，滚动阻力也是影响汽车推动力的重要因素之一。
滚动阻力是指车辆在行驶过程中轮胎与地面之间的滚动阻力，它取决于轮胎的滚动阻力系数和车辆的重量。
滚动阻力会对汽车的推动力产生一定的影响，特别是在低速行驶时，滚动阻力的影响更加显著。
最后，空气阻力也是影响汽车推动力的重要因素之一。
空气阻力是指汽车在行驶过程中受到的空气阻力，它取决于汽车的速度和空气密度。
当汽车速度增加时，空气阻力会增加，从而对汽车的推动力产生一定的影响。
综上所述，汽车推动力的计算公式涉及到多个因素，包括汽车的质量、摩擦力、滚动阻力和空气阻力。
在实际工程中，需要对这些因素进行综合考虑，才能准确计算出汽车的推动力。
只有充分理解和掌握汽车推动力的计算方法，才能更好地设计和改进汽车的动力系统，提高汽车的性能和燃油经济性。
希望本文对读者能有所帮助，谢谢！。
汽车车架OMA实验模态分析
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｍ ｏ ｄ ａ ｌ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｉ ｄ ｅ ｎ ｔ ｉ ｉｃ ｆ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｐ ａ ｒ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｉ ｄ ｅ ｎ ｔ ｉ ｉ ｆ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ，ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｄ ａ ｌ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｉ ｄ ｅ ｎ ｔ ｉ ｉ ｆ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ｗｅ ｃ ａ ｎ ｌ ｅ ａ ｍ ｔ ｈ ｅ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｏ ｒ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ， ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｕ ｓ ｅ ｄ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ ａ ｎ ｄ ｈｅ ｔ ｆ ｏ ｕ ｎ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｈｅ ｔ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｉ ｆ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ，ｆ ａ ｉ ｌ ｕ ｒ ｅ ｄ ｉ ａ ｇ ｎ ｏ ｓ ｉ ｓ ，ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｒ ｅ ａ ｌ － ｔ ｉ ｍｅ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ ｏ ｒ
设 讣 研 究
汽 实 技 术
Ａ ＵＴ ０ Ｍ０ Ｂ Ｉ ＬＥ ＡＰ ＰＬ Ｉ Ｅ Ｄ Ｔ ＥＣ Ｈ ＮＯＬ ０ ＧＹ
２ ０ １ ３ 年 第９ 期
２Ｏ１ ３ ＮＯ．９
汽 车车架 ＯＭＡ实验模态分析
任 巾，燕 颖
（ 长 安 大 学 ， 陕 西 西安 ７ １ ０ ０ ６ ４ ）
方法与计算模态分析方法相辅相成 ，成为解决现代 复杂 结构
汽车车架的动力学分析--模态分析
图1-3 一阶弯曲
图1-4 二阶弯曲
图1-5 二阶扭转
图1-6 三阶弯曲
图1-7 前端局部模态
图1-8 弯扭组合
4.3汽车模态分析结果的评价指标
工程结构要具有与使用环境相适应的动力学特性。一辆汽车结构优劣的基本着眼点是在弯曲和扭转方面总的动态性能。如果汽车结构动力学特性不能与其使用环境相适应，即结构模态与激励频率藕合，或汽车子结构之间有模态藕合，都会使汽车产生共振，严重时会使整个汽车发生抖振，车内噪声过大，局部产生疲劳破坏等[5]。模态分析是计算结构的固有频率及其相应振型。结构的固有频率是评价结构动态性能的主要参数，当结构固有频率和工作频率一致时，就会发生共振现象，产生较大的振幅，大大降低寿命。固有振型是发生共振现象时结构的振动形式。
[6]黄华，茹丽妙.重型运输车车架的动力学分析[J].车辆与动力技术，2001.6
6参考文献
[1]余志生.汽车理论[M].北京:清华大学出版社, 1989
[2]丁丽娟.数值计算方法[M].北京:北京理工大学出版社, 1997
[3]王勖成，邵敏．有限元基本原理和数值方法[M]．北京：清华大学出版社．1997
[4]傅志方，华宏星.模态分析理论与应用，上海交通大学出版社，2000
[5]《汽车工程设计》编辑委员会.汽车工程手册.试验篇.北京:人民交通出版社.2001.6
4车架模态计算与结果分析
4.1模态分析步骤
对车架进行模态分析主要有以下步骤:
(l)在Pro/E中建立车架的三维模型。
(2)施加边界条件和载荷(对于自由模态不施加约束条件)，定义分析类型和求解方法并进行网格划分、提交求解器求解。
(3)提取结果，进行可视化处理，对结束进行分析。
车架动载荷计算公式是什么
车架动载荷计算公式是什么在汽车工程中，车架是汽车的骨架，承担着车身和动力系统的重要部分。
在设计车架时，需要考虑到车身的动载荷，以确保车架能够稳定地承载车身和动力系统的重量，并且具有足够的强度和刚度。
因此，车架动载荷的计算是车架设计中的重要一环。
车架动载荷计算公式是用来计算车架在不同工况下所承受的动态载荷的公式。
一般来说，车架的动载荷主要来自于车身的重量、悬挂系统的反力、操纵系统的反力以及车辆在行驶过程中的各种动态载荷。
因此，车架动载荷计算公式需要考虑到这些因素，并综合考虑车辆在不同工况下的动态载荷情况。
车架动载荷计算公式一般可以分为静态载荷和动态载荷两部分。
静态载荷是指车辆在静止状态下所承受的重力和静止时的各种反力，包括车身的重量、悬挂系统的反力等。
而动态载荷则是指车辆在运动过程中所承受的各种动态载荷，包括加速、制动、转向等过程中所产生的载荷。
静态载荷的计算公式一般比较简单，可以通过车身重量和悬挂系统的反力来计算。
而动态载荷的计算则需要考虑到车辆在不同工况下的加速度、制动力、侧向力等因素，需要进行复杂的动力学分析和计算。
一般来说，可以通过车辆的动力学模型和仿真软件来进行动态载荷的计算。
在实际的车架设计中，车架动载荷的计算是非常重要的。
通过合理的计算和分析，可以确保车架在不同工况下都具有足够的强度和刚度，能够稳定地承载车身和动力系统的重量，同时也能够保证车辆在行驶过程中的稳定性和安全性。
除了车架动载荷的计算，车架的材料选择和结构设计也是车架设计中的重要一环。
不同的材料和结构设计会对车架的强度和刚度产生影响，因此需要综合考虑材料的强度、刚度、重量以及成本等因素，来选择合适的车架材料和结构设计。
总之，车架动载荷的计算是车架设计中的重要一环，需要综合考虑车辆在不同工况下的动态载荷情况，通过合理的计算和分析来确保车架具有足够的强度和刚度，能够稳定地承载车身和动力系统的重量，同时也能够保证车辆在行驶过程中的稳定性和安全性。
汽车的动力性设计计算公式
汽车的动力性设计计算公式汽车的动力性设计是指通过合适的动力系统来提供足够的功率和扭矩，以满足汽车加速、行驶、超车等操作的要求。
其中最重要的参数是车辆的马力（Horsepower）和扭矩（Torque）。
下面将介绍一些与汽车动力性设计相关的计算公式。
1. 马力（Horsepower）计算公式：马力是衡量汽车动力的重要指标，它表示单位时间内所做功的大小。
马力与车速、时间、车辆重量等参数有关。
一般而言，马力越大，汽车的加速性能越好。
计算公式如下所示：Horsepower = (Torque x RPM) / 5252其中，Torque表示扭矩，RPM表示发动机转速（每分钟转数）。
2. 扭矩（Torque）计算公式：汽车的扭矩是指发动机输出的力矩。
对于一个给定的发动机，扭矩与输出功率呈正比例关系。
计算公式如下所示：Torque = (Horsepower x 5252) / RPM其中，Horsepower表示马力，RPM表示发动机转速。
3. 加速度（Acceleration）计算公式：加速度是衡量汽车动力性能的重要指标之一，它表示单位时间内速度增加或减少的量。
加速度与发动机输出的功率、车辆质量、轮胎抓地力等因素有关。
计算公式如下所示：Acceleration = Horsepower / (Vehicle weight x Rolling resistance)其中，Horsepower表示马力，Vehicle weight表示车辆重量，Rolling resistance表示轮胎的滚动阻力。
4. 风阻（Aerodynamic Drag）计算公式：风阻是汽车行驶时空气阻力对车辆运动的阻碍作用，是影响汽车速度上限和燃油经济性的重要因素之一、计算公式如下所示：Aerodynamic Drag = 0.5 x Air density x Drag coefficient x Frontal area x Vehicle speed^2其中，Air density表示空气密度，Drag coefficient表示阻力系数，Frontal area表示车辆正面投影面积，Vehicle speed表示车速。
汽车 动力性计算
自卸车动力性计算数据一、整车数据满载总质量(kg)m =62500满载总重量(N)G =612500主减速比I0 =10.47STR空气阻力系数×迎风面积C D×A = 6.028车轮滚动半径(m)R =0.618传动系机械效率η =0.85滚动阻力系数 f =0.0076+变速器型号10JSD180档位123变速器传动比Ig14.86011.0208.070旋转质量换算系数δ13.1957.729 4.632发动机型号WD12.375发动机参数最大扭矩转速1500rpm外特性转速 Ne(r/min)800100012001401扭矩 Me(N·m)940134314701500使用外特性转速 Ne(r/min)800100012001401扭矩 Me(N·m)940.001323.811428.001435.61二、计算公式驱动力 Ft=Me×I0×Ig×η/R行驶速度 Va=0.377×R×Ne/I0×Ig滚动阻力系数 f=0.0076+0.000056×Va空气阻力 Fw=CD×A×Va2/21.15滚动阻力 Ff=f×G动力因数 D=(Ft-Fw)/G爬坡度 I=TAN(ASIN(D-f×SQRT(1-D2+f2))/(1+f2))加速度 J=9.8×(D-f)/δ1档Ne Me Va f Ft Fw+Ff D (r/min)(N·M)(km/h)(N)(N)800940.00 1.200.00766720115246970.328 10001323.81 1.500.00768428328547070.463 12001428.00 1.800.00770130557947180.499 14011435.61 2.100.00771730720747280.502 15011434.39 2.250.00772630694747340.501 16001413.34 2.400.00773430244347390.494 18001314.86 2.700.00775128136847500.459 20001205.03 2.990.00776825786647600.421 22001078.20 3.290.00778423072547710.377 Vmax=3.29Dmax=0.5022档Ne Me Va f Ft Fw+Ff D (r/min)(N·M)(km/h)(N)(N)800940.00 1.620.00769014917247110.244 10001323.81 2.020.00771321008147250.343 12001428.00 2.420.00773622661447400.370 14011435.61 2.830.00775822782147540.372 15011434.39 3.030.00777022762847620.372 16001413.34 3.230.00778122428847690.366 18001314.86 3.630.00780420865947830.341 20001205.03 4.040.00782619123047980.312 22001078.20 4.440.00784917110348130.279 Vmax=4.44Dmax=0.3723档Ne Me Va f Ft Fw+Ff D (r/min)(N·M)(km/h)(N)(N)800940.00 2.210.00772410923947320.178 ********.81 2.760.00775415384347520.251 12001428.00 3.310.00778516595147720.271 14011435.61 3.860.00781616683547920.272 15011434.39 4.140.00783216669348020.272 16001413.34 4.410.00784716424748120.268 18001314.86 4.960.00787815280248320.249 20001205.03 5.510.00790914003948530.229 22001078.20 6.070.00794012530048740.205 Vmax=6.07Dmax=0.2724档Ne Me Va f Ft Fw+Ff D (r/min)(N·M)(km/h)(N)(N)800940.00 2.960.0077668148947590.133 ********.81 3.700.00780711476347860.187 ********.00 4.440.00784812379548130.202 14011435.61 5.180.00789012445448400.203 15011434.39 5.550.00791112434948540.203 16001413.34 5.910.00793112252448680.200 18001314.86 6.650.00797311398648960.186 ********.037.390.00801410446549240.171 22001078.208.130.0080559347049530.153 Vmax=8.13Dmax=0.2035档Ne Me Va f Ft Fw+Ff D(r/min)(N·M)(km/h)(N)(N)800940.00 3.990.0078246037347960.099 10001323.81 4.990.0078798502448330.139 ********.00 5.990.0079359171548710.150 ********.61 6.990.0079919220449090.151 ********.397.490.0080199212649280.150 ********.347.980.0080479077449470.148 18001314.868.980.0081038444849860.138 ********.039.980.0081597739450260.126 22001078.2010.980.0082156924950660.113 Vmax=10.98Dmax=0.1516档Ne Me Va f Ft Fw+Ff D (r/min)(N·M)(km/h)(N)(N)800940.00 5.350.0078994507648470.074 10001323.81 6.680.0079746348248970.104 12001428.008.020.0080496847849480.112 14011435.619.360.0081246884350010.112 15011434.3910.030.0081626878450280.112 16001413.3410.690.0081996777550540.111 18001314.8612.030.0082746305251090.103 20001205.0313.360.0083485778551640.094 22001078.2014.700.0084235170452210.084 Vmax=14.70Dmax=0.1127档Ne Me Va f Ft Fw+Ff D (r/min)(N·M)(km/h)(N)(N)800940.007.210.0080043343549170.055 10001323.819.010.0081054708749870.077 12001428.0010.810.0082055079350590.083 14011435.6112.620.0083075106351330.083 15011434.3913.520.0083575102051710.083 16001413.3414.410.0084075027152090.082 18001314.8616.220.0085084676852860.076 20001205.0318.020.0086094286253660.070 22001078.2019.820.0087103835154470.062 Vmax=19.82Dmax=0.0838档Ne Me Va f Ft Fw+Ff D (r/min)(N·M)(km/h)(N)(N)800940.009.840.0081512450150200.040 10001323.8112.290.0082883450551200.05612001428.0014.750.0084263722152230.061 14011435.6117.220.0085653741953300.061 15011434.3918.450.0086333738753850.061 16001413.3419.670.0087023683954400.060 18001314.8622.130.0088393427255540.056 20001205.0324.590.0089773140956710.051 22001078.2027.050.0091152810357910.046 Vmax=27.05Dmax=0.0619档Ne Me Va f Ft Fw+Ff D (r/min)(N·M)(km/h)(N)(N)800940.0013.190.0083381827451570.030 10001323.8116.480.0085232573652980.042 12001428.0019.780.0087082776154450.045 14011435.6123.090.0088932790955990.045 15011434.3924.740.0089862788656780.045 16001413.3426.370.0090772747657580.045 18001314.8629.670.0092622556259240.041 20001205.0332.970.0094462342760960.038 22001078.2036.260.0096312096162740.034 Vmax=36.26Dmax=0.04510档Ne Me Va f Ft Fw+Ff D (r/min)(N·M)(km/h)(N)(N)800940.0017.800.0085971353653560.022 ********.8122.250.0088461906455590.031 12001428.0026.700.0090952056457740.033 14011435.6131.180.0093462067360010.033 15011434.3933.400.0094702065661190.033 16001413.3435.600.0095942035362380.033 18001314.8640.050.0098431893564860.030 20001205.0344.510.0100921735367460.027 ********.2048.960.0103421552770170.024 Vmax=48.96Dmax=0.033发动机外特性曲线轮距2200车高34250.000056×Va456789106.020 4.460 3.330 2.470 1.810 1.350 1.0003.043 2.144 1.660 1.386 1.230 1.150 1.105额定功率转速2200rpm1501160018002000220015101499141613181198150116001800200022001434.391413.341314.861205.031078.20I J1/J Pe(Pw+Pf)/ηACC.Time(m/s2)(s2/m)(kW)(kW)(s)33.91%0.238 4.19878.75 1.840.051.19%0.338 2.960138.63 2.300.356.54%0.365 2.741179.45 2.770.556.95%0.367 2.726210.63 3.240.956.88%0.366 2.729225.47 3.48 1.055.76%0.361 2.770236.82 3.71 1.150.74%0.335 2.981247.85 4.18 1.345.47%0.307 3.258252.39 4.66 1.639.76%0.274 3.650248.41 5.14 1.9Imax=56.95%I J1/J Pe(Pw+Pf)/ηACC.Time(m/s2)(s2/m)(kW)(kW)(s) 24.29%0.299 3.34478.75 2.490.0 35.64%0.425 2.352138.63 3.120.338.93%0.459 2.177179.45 3.750.639.17%0.462 2.166210.63 4.400.9 39.13%0.461 2.168225.47 4.72 1.1 38.45%0.454 2.201236.82 5.04 1.2 35.35%0.422 2.369247.85 5.68 1.4 32.00%0.386 2.591252.39 6.33 1.7 28.24%0.344 2.905248.41 6.99 2.0Imax=39.17%I J1/J Pe(Pw+Pf)/ηACC.Time(m/s2)(s2/m)(kW)(kW)(s) 17.33%0.361 2.77078.75 3.410.0 25.12%0.515 1.942138.63 4.280.4 27.31%0.557 1.796179.45 5.160.6 27.46%0.560 1.787210.63 6.050.9 27.44%0.559 1.788225.47 6.49 1.1 26.99%0.551 1.816236.82 6.94 1.4 24.92%0.511 1.956247.857.84 1.7 22.65%0.467 2.141252.398.75 2.0 20.07%0.416 2.404248.419.66-2.4Imax=27.46%I J1/J Pe(Pw+Pf)/ηACC.Time(m/s2)(s2/m)(kW)(kW)(s) 12.63%0.403 2.47978.75 4.600.018.27%0.578 1.729138.63 5.780.419.82%0.626 1.599179.45 6.980.8 19.93%0.629 1.590210.638.19 1.1 19.91%0.628 1.592225.478.80 1.3 19.59%0.619 1.617236.829.41 1.7 18.11%0.574 1.744247.8510.65 1.9 16.48%0.523 1.911252.3911.90 2.4 14.61%0.465 2.149248.4113.16 2.7Imax=19.93%I J1/J Pe(Pw+Pf)/ηACC.Time(m/s2)(s2/m)(kW)(kW)(s) 9.11%0.415 2.41178.75 6.260.013.21%0.598 1.671138.637.880.614.33%0.648 1.543179.459.53 1.0 14.41%0.651 1.535210.6311.21 1.6 14.39%0.651 1.537225.4712.06 1.9 14.16%0.640 1.561236.8212.91 2.1 13.09%0.593 1.686247.8514.63 2.4 11.90%0.540 1.852252.3916.39 3.0 10.54%0.479 2.088248.4118.17 3.6Imax=14.41%I J1/J Pe(Pw+Pf)/ηACC.Time(m/s2)(s2/m)(kW)(kW)(s) 6.58%0.388 2.57978.758.470.09.61%0.565 1.771138.6310.690.810.43%0.612 1.633179.4512.97 1.4 10.48%0.615 1.625210.6315.30 2.3 10.47%0.615 1.627225.4716.48 2.6 10.30%0.605 1.654236.8217.66 3.0 9.51%0.559 1.790247.8520.08 3.5 8.63%0.507 1.972252.3922.56 4.3 7.61%0.448 2.232248.4125.08 5.2Imax=10.48%I J1/J Pe(Pw+Pf)/ηACC.Time(m/s2)(s2/m)(kW)(kW)(s) 4.66%0.329 3.03778.7511.580.06.89%0.486 2.057138.6314.68 1.37.49%0.528 1.894179.4517.87 2.3 7.52%0.530 1.885210.6321.17 3.7 7.51%0.529 1.889225.4722.85 4.2 7.38%0.520 1.922236.8224.54 4.6 6.79%0.479 2.088247.8528.01 5.4 6.13%0.433 2.309252.3931.59 6.8 5.38%0.380 2.632248.4135.288.1Imax=7.52%I J1/J Pe(Pw+Pf)/ηACC.Time(m/s2)(s2/m)(kW)(kW)(s)3.18%0.253 3.94778.7516.140.04.80%0.382 2.616138.6320.57 2.25.23%0.416 2.403179.4525.18 4.0 5.25%0.417 2.396210.6330.006.5 5.23%0.416 2.403225.4732.487.3 5.13%0.408 2.449236.8234.978.2 4.69%0.374 2.677247.8540.169.5 4.21%0.335 2.987252.3945.5712.0 3.65%0.290 3.446248.4151.1914.3Imax=5.25%I J1/J Pe(Pw+Pf)/ηACC.Time(m/s2)(s2/m)(kW)(kW)(s)2.14%0.182 5.48178.7522.220.03.34%0.284 3.517138.6328.544.1 3.65%0.310 3.221179.4535.207.2 3.65%0.310 3.222210.6342.2612.0 3.63%0.309 3.237225.4745.9113.5 3.55%0.302 3.310236.8249.6315.0 3.21%0.273 3.661247.8557.4417.3 2.83%0.241 4.148252.3965.6722.1 2.40%0.204 4.895248.4174.3526.5Imax=3.65%I J1/J Pe(Pw+Pf)/ηACC.Time(m/s2)(s2/m)(kW)(kW)(s)1.34%0.1148.78878.7531.160.02.21%0.188 5.324138.6340.438.7 2.42%0.206 4.861179.4550.3915.0 2.40%0.204 4.900210.6361.1425.4 2.37%0.202 4.945225.4766.7928.5 2.31%0.196 5.093236.8272.5831.6 2.03%0.173 5.775247.8584.9036.2 1.73%0.148 6.778252.3998.1247.0 1.39%0.1188.448248.41112.2757.4Imax=2.42%。
车架受力分析
大梁式车架受力分析一、整车对车架的要求二、车架的受力情况分析三、车架的结构分析1.车架的基本结构形式2.车架宽度的确定3.纵梁的形式、主参数的选择4.车架的横梁及结构形式5.车架的连接方式及特点6.载货车辆采用铆接车架的优点四、车架的计算1.简单强度计算分析2.简单刚度计算分析3.CAE综合分析五、附表2000年7月1日一、整车对车架的要求车架是整车各总成的安装基体，对它有以下要求：1.有足够的强度。
要求受复杂的各种载荷而不破坏。
要有足够的疲劳强度，在大修里程内不发生疲劳破坏。
2.要有足够的弯曲刚度。
保证整车在复杂的受力条件下，固定在车架上的各总成不会因车架的变形而早期损坏或失去正常工作能力。
3.要有足够的扭转刚度。
当汽车行使在不平的路面上时，为了保证汽车对路面不平度的适应性，提高汽车的平顺性和通过能力，要求车架具有合适的扭转刚度。
对载货汽车，具体要求如下：3.1车架前端到驾驶室后围这一段车架的扭转刚度较高，因为这一段装有前悬架和方向机，如刚度弱而使车架产生扭转变形，势必会影响转向几何特性而导致操纵稳定性变坏。
对独立悬架的车型这一点很重要。
3.2包括后悬架在内的车架后部一段的扭转刚度也应较高，防止由于车架产生变形而影响轴转向，侧倾稳定性等。
3.3驾驶室后围到驾驶室前吊耳以前部分车架的刚度应低一些，前后的刚度较高，而大部分的变形都集中在车架中部，还可防止因应力集中而造成局部损坏现象。
4.尽量减轻质量，按等强度要求设计。
二、车架的受力情况分析1.垂直静载荷：车身、车架的自重、装在车架上个总成的载重和有效载荷（乘员和货物），该载荷使车架产生弯曲变形。
2.对称垂直动载荷：车辆在水平道路上高速行使时产生，其值取决于垂直静载荷和加速度，使车架产生弯曲变形。
3.斜对称动载荷在不平道路上行使时产生的。
前后车轮不在同一平面上，车架和车身一起歪斜，使车架发生扭转变形。
其大小与道路情况，车身、车架及车架的刚度有关。
4.其它载荷4.1汽车加速和减速时，轴荷重新分配引起垂直载荷。
整车 动力学 公式
整车动力学公式主要包括：
1. 驱动力与阻力公式：驱动力（Ft）等于各阻力（Ff、Fw、Fi、Fj）之和，即Ft=Ff+Fw+Fi+Fj。
2. 滚动阻力公式：滚动阻力（Ff）与车轮垂直载荷、轮胎结构与路面情况影响滚动阻力系数（f），即Ff=f×(Fzf+Fzr)。
3. 空气阻力公式：空气阻力（Fw）等于1/2×CD×A×ρ×u^2，其中CD为空气阻力系数，A为迎风面积，ρ为空气密度，u为汽车与空气的相对速度。
4. 坡度阻力公式：坡度阻力（Fi）等于车重（G）乘以道路坡度（i），即Fi=G×i。
5. 加速阻力公式：加速阻力（Fj）等于车重（G）乘以加速度（dudt），即Fj=G×dudt。
6. 马力、扭矩和转速公式：马力=扭矩×转速÷5252；扭矩=马力×5252÷转速；转速=马力×5252÷扭矩。
7. 动能和动量公式：动能=质量×速度^2÷2；动量=质量×速度。
8. 加速度公式：加速度=动力÷质量。
9. 刹车距离公式：刹车距离=（初速度-终速度）÷2×刹车减速度。
10. 阻力公式：阻力=空气密度×面积×滑行系数×速度。
此外，还有一些具体的汽车动力学模型公式，如最高车速计算公式、发动机转速与车速关系公式等。
这些公式在汽车设计和性能分析中非常重要，可以帮助工程师更好地了解和控制车辆的动力学行为。
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重型运输车车架的动力学分析
摘要:本文采用有限元方法对重型运输车车架进行了动力学分析。
通过对改变车架纵梁厚度、横梁壁厚、横梁外径和局部加强的分析计算，研究了车架结构与其固有频率及其振型的关系，为解决车架结构的动力学问题和结构的改进提供了一定的依据。
关键词：有限元方法，车架，固有频率，动力学分析
1 引言
车辆是运输机械，其工作过程总是受到随时间变化的载荷作用。
当动载荷很小时，可忽略不计，只需进行静态分析。
若所受动载荷较大，或者虽然不大但作用力的频率与结构的某一固有频率接近时，都可能引起结构共振，从而引起很高的动应力，造成强度破坏或产生不允许的变形，破坏车辆的性能，因此必须对车辆的结构进行动态分析。
以往，研究车辆的振动是在样车研制出来以后，测量车辆在各种路面及车速下的加速度和振动频率，这种方法显然存在一定的设计风险。
因此有必要针对其结构形式和结构特点，用动态分析的方法求出整车的动态特性模型及参数，并通过已有的试验结果予以验证，从而预估车辆的动态特性响应。
本文应用有限元方法对运输车的车架进行动力学分析，分析采用先进的有限元分析软件ANSYS完成。
2 有限元模型的建立
以往车架结构的有限元分析大多采用梁单元模型，其优点在于建模简单、单元数目少、计算速度快，适合于对结构的初选方案进行分析对比。
但将梁单元用于整车的结构分析时，存在下列问题：
①无法解决应力集中问题，尤其是在纵梁与横梁连接处的应力集中，这是由于梁单元在离散车架结构时，将纵梁与横梁连接处处理为一个节点，不能真实反映车架纵梁与横梁连接处的几何形状。
②对于复杂的梁，其截面特性无法确定，因此计算精度差。
该运输车的底盘采用双横臂双扭杆独立悬架(带液力减振器)、宽断面越野低压可充放气轮胎、大断面Z型底盘大梁(两根大梁间用数根管状横梁相连)，底盘自重大、整车载荷分布均匀。
根据这一结构，车架模型中大梁与横梁支座采用三维壳单元SHELL63，扭杆和横臂等采用梁单元BEAM4，横梁采用管单元PIPE16。
此外，由于整个车架的结构复杂，在建立模型时根据具体结构情况进行了以下简化：
①略去承受载荷比较小、对结构变形影响很小的部件，如储气筒等。
②对部分部件进行简化，如悬挂支座和扭杆固定端支座由于结构复杂，对其采用板单元进行简化。
③将一些节点的自由度进行耦合，如将横梁支座与大量的螺栓连接处的自由度进行耦合。
④把发动机、液力变矩器、变速箱等部件简化为其支点上的集中质量与转动惯量。
经过以上简化处理，建立有限元结构模型如图1所示。
图1 车架的有限元结构模型
3 分析计算
因为车辆大部分时间是正常行驶，所以在模态分析时选取8轮着地的稳定工况。
一般的结构，前几阶较低的频率对结构的动力影响很大，所以分析时只提取车架的前9阶频率及其对应的振型。
由于只对车的垂直振动感兴趣，所以只提取车架的垂直振动的振型。
为研究车架的固有频率与其结构的关系，分别计算了几种方案的固有频率。
3.1改变纵梁的厚度
原纵梁采用两块6mm的钢板叠加而成，总厚度为12mm。
现先将其厚度增加为7mm进行计算，再将其厚度减小为5mm进行计算。
计算结果如表1所示。
表1 纵梁厚度变化时车架的各阶频率Hz
从表1中的数据可以看出，改变纵梁的厚度对车架的固有频率有一定的影响。
增加纵梁的厚度会使车架的低阶固有频率减小而使高阶固有频率增加；而减小纵梁的厚度时，频率的变化正好相反。
值得注意的是当纵梁厚度增加为7mm时，出现了1个频率为8·1775Hz的俯仰振动的振型如图2所示，而当纵梁的厚度不变或减小时，这阶振型的俯仰振动不明显。
其他阶振型变化不大。
所以改变纵梁的厚度可以有效的改变车架的固有频率。
3.2 改变横梁的壁厚
原横梁采用空心钢管结构。
现先进行计算。
计算结果如表2所示。
表2 横梁厚度变化时车架的各阶固有频率Hz
从表2中的数据可以看出，改变厚增加时，车架的低阶固有频率降低固有频率升高而高阶固有频率降低；变，而第2、7阶固有频率变化较大。
3.3 改变横梁的外径
先将原横梁的外径增加2mm进行计算，再将其外径减小2mm进行计算。
计算结果如表3所示.
表3 横梁外径变化时车架的各阶固有频率Hz
响不大。
当横梁的外径增加时，车架的低阶固有频率降低而高阶固有频率升高；而当横梁的外径减小时，低阶固有频率升高而高阶固有频率降低；在前9阶固有频率中，第3、4、5、6阶固有频率保持不变.
3.4 进行局部加强
从原车架的第3阶振型(如图3 )可以看出，车架的前部(发动机部分)的局部变形较大，如图3，所以将发动机支座部分的板厚从原来的16mm增加为20mm，分析其固有频率和型的变化情况.其固有频率如表3所示.
从表4中的数据可以看出，改变局部的结构对第3阶频率影响较大。
这说明局部加强也能改变结构的固有频率。
从第3阶振型的改变(图3、5 )可以看出，进行局部加强对减小局部相对大的振幅有明显的作用。
4 结论
①改变纵梁的厚度对车架结构的固有频率影响较大。
若要解决频率问题，可首先考虑通过改变纵梁的厚度来实现。
横梁的壁厚和外径的变化对车架结构的频率影响不明显，因此不宜用改变横梁壁厚和外径来达到改变车架结构频率的目的。
②车架结构的局部加强能对结构的频率也有一定的影响。
参考文献
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