【摘要】：隨著國(guó)內(nèi)外工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步,客車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)輕量化方法也在不斷發(fā)展。通過(guò)相關(guān)文獻(xiàn)資料研究發(fā)現(xiàn),客車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)輕量化方法主要分為三個(gè)方面:1)新材料的合理使用,主要為強(qiáng)度/密度比值高的材料;2)采用新的制造工藝;3)符合力學(xué)性能的車(chē)身結(jié)構(gòu)合理設(shè)計(jì)。其中新材料和新工藝已在客車(chē)上逐步應(yīng)用,并且在客車(chē)車(chē)身輕量化實(shí)現(xiàn)中起到越來(lái)越顯著的作用,而通過(guò)車(chē)身結(jié)構(gòu)合理設(shè)計(jì)來(lái)減輕重量是實(shí)現(xiàn)車(chē)身輕量化的根本方法。本文從新材料的應(yīng)用、輕量化結(jié)構(gòu)應(yīng)用以及結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)三個(gè)方面對(duì)ZK6119車(chē)型客車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究,并且實(shí)現(xiàn)了它的輕量化目標(biāo)。本文在對(duì)客車(chē)輕量化背景以及國(guó)內(nèi)外輕量化技術(shù)研究概況進(jìn)行總結(jié)的基礎(chǔ)上,對(duì)大客車(chē)車(chē)身的輕量化進(jìn)行了分析,首先,從新材料的應(yīng)用和制造工藝方面對(duì)車(chē)身的輕量化進(jìn)行了探討,并且對(duì)輕量化材料的應(yīng)用效果進(jìn)行對(duì)比分析;其次,從輕量化結(jié)構(gòu)應(yīng)用角度介紹了幾個(gè)典型的輕量化結(jié)構(gòu),并說(shuō)明其應(yīng)用效果和推廣價(jià)值;最后,應(yīng)用有限元分析法從結(jié)構(gòu)優(yōu)化角度提出了客車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)的輕量化改進(jìn)方案。經(jīng)過(guò)對(duì)車(chē)身結(jié)構(gòu)進(jìn)行基本性能分析,輕量化車(chē)身結(jié)構(gòu)骨架布局更加合理,基本不存在高應(yīng)力桿件,剛度性能與原始車(chē)身結(jié)構(gòu)保持在同一水平,強(qiáng)度與開(kāi)口變形性能得到了較大提升。同時(shí),對(duì)中門(mén)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),提高了中門(mén)的剛度,減小了中門(mén)的變形。此外,對(duì)一些強(qiáng)度、剛度影響較小且余量較大的構(gòu)件進(jìn)行了輕量化改進(jìn)。在確保整車(chē)強(qiáng)度和剛度滿足相關(guān)要求的前提下,車(chē)身重量降低了345.84kg。
【圖文】：

圖 2.1 汽車(chē)的輕量化設(shè)計(jì)材料使用比例綜合來(lái)看，高強(qiáng) 度鋼 應(yīng)用 的技 術(shù)難 點(diǎn)在 于它的成 形技 術(shù)比較特殊。十多年以前，高強(qiáng) 度鋼 成形 的主 要問(wèn) 題是 與范 性應(yīng) 變相 關(guān)的縮頸與開(kāi)裂問(wèn) 題，使 零件 的應(yīng) 變程 度低 于臨 界應(yīng) 變值是當(dāng)時(shí)的控制 要點(diǎn) 。而十多年后的今天，高 強(qiáng)度 鋼成 形的 主要 問(wèn)題 是跟 彈 性應(yīng) 力、應(yīng)力 釋放 相關(guān) 的零 件的尺 寸精 度和模壓 回彈等 問(wèn)題。高強(qiáng) 度鋼成形 過(guò)程 中的 主要 問(wèn)題 為：（1）變形過(guò)程中出現(xiàn)加工硬化，屈服強(qiáng)度提高；（2）由于零件厚度減小，零件的形狀穩(wěn)定性較差；（3）缺少該類(lèi)材料的補(bǔ)償回彈的模具設(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。為了 解決 這些 問(wèn)題 ，對(duì) 高強(qiáng) 度鋼 零件 模具 的設(shè) 計(jì)和 選材 極為 關(guān)鍵 。表 2.3 給出 了高 強(qiáng)度 鋼的 力學(xué)性能 。在模 具設(shè) 計(jì)過(guò) 程中 ，要特 別注 意三個(gè) 關(guān)注 和兩 個(gè)突 出。三個(gè) 關(guān)注是，關(guān)注模具表面粗糙度，保證零件的表面質(zhì)量；關(guān)注模具表面硬化，防止磨損；

圖 3.1 客車(chē)風(fēng)道角鐵與側(cè)窗上橫梁結(jié)構(gòu)截面發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)用了功能整合的方法，創(chuàng)新性地提出將風(fēng)道角鐵為一體的結(jié)構(gòu)，，達(dá)到輕量化的目的。為了實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的通用化型的同類(lèi)位置要求，進(jìn)行了不同車(chē)型的對(duì)比分析，最終確定風(fēng)道固定要求的截面，如圖 3.2 所示為新開(kāi)發(fā)的功能整合結(jié)截面的型材相對(duì)于原來(lái)的 L 形角鐵加矩形管的結(jié)構(gòu)，每米長(zhǎng)每米長(zhǎng)度可以降低焊接工時(shí) 10 分鐘。經(jīng)初步測(cè)算，此種截面 噸以上，鋼材供應(yīng)商對(duì)此截面型材開(kāi)發(fā)給予了實(shí)質(zhì)性的支持求提供了樣件進(jìn)行試裝，試裝件經(jīng)過(guò)整車(chē)可靠性試驗(yàn)，未出能整合的結(jié)構(gòu)得以成功應(yīng)用和推廣。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：U463.822

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2656268