文档介绍：客车车架振动模态计算分析 2006 LMS 首届用户大会论文集
客车车架振动模态计算分析
赵登峰、魏建华、马元波、张喆

(郑州宇通客车股份有限公司郑州 450016)
摘要:车架是客车的主要承载部件,其振动特性直接关系到客车的可靠性和舒适性等性能。本文
基于有限元理论,建立了某型客车车架的有限元模型,结合现代计算分析与工程测试技术手段,
对车架的动力学特性进行了计算分析和试验研究,为车架的结构改进提出了合理方案。
关键词: 客车;车架;振动;模态

Abstract: As a main ponent, bus frame’s dynamic performances directly affect the durability
and easiness of bus. The paper based on FEM theory, established the FEM model of one bus frame,
combined the advanced means of analysis and test, investigated the dynamic characteristics of bus frame,
and provided the feasible improvement measures.
Key words: bus; frame; vibration; mode
中图分类号: 文献标识:A 文章编号:
客车作为重要的公路客运交通工具,如何提高其可靠性和舒适性,尤其是改善车架振动性能,对整车
动态特性的提高具有重要意义。车架结构摸态分析是客车新产品开发中结构分析的主要内容,尤其是车架
结构的低阶弹性模态,它不仅反映了客车的整体刚度性能,而且是控制汽车常规振动的关键指标。与实验
模态分析方法不同,有限元数值模拟技术可以在汽车设计初期预测车身结构的模态参数,避免相关设计缺
陷,修改和优化设计方案,缩短产品开发周期。
本文计算分析了车架的振动特性,发现低阶模态存在车架局部振型突变现象,提出对尾横梁和侧挂板
等局部结构进行优化调整,改善了车架的动力学特性。
1 车架有限元模型
该客车车架为三段式结构,其几何模型如图 1 所示,基于车架几何模型,建立车架模态分析有限元模
型。建立模型的原则是保证准确反映结构模态特性(包括整体弯曲及扭转刚度等)的前提下进行必要的简
化,以获得必要的精度,并尽可能降低计算量与计算复杂性。
有限元壳单元是计算车架刚度和低阶模态振型比较准确的单元类型,为降低求解规模,以四边形单元
为主,在结构变化及过渡区域采用少数三角形单元。本文采用壳单元建立车架有限元模型如图 2 所示,忽
略车架结构中的小孔、圆角、翻边等局部结构对刚度的影响,螺栓连接和焊缝处采用MPC单元连接,取单
元基本边长为 15mm,单元厚度依实际结构确定。该模型共有 83056 个节点和 79001 个单元。取钢材的弹
性模量、泊松比和密度分别为 210MPa、和 7850kg/m3。
2 车架模态分析

1
客车车架振动模态计算分析 2006 LMS 首届用户大会论文集

图