（ 任 编辑 责
修 改 稿 收 到 日期 为 ２ １ ０ １年 ９月 ２ ６日。 学林） Nhomakorabea 一
２１ 年 ０１
第 ｌ ０期
２】 一
．
设计 ・ 汁算 ． 究 ． 研
材料 密 度 即可得 到 ． 由于 模 型简化 ． 要对 材料 密度 需 进行 修 正 ， 正 的质量 密 度 为 １ ９ ￣ ０２ ｍｍ ： 修 ． ２ １－ ／ ３装备 ０ ｇ 质量 （ 括 动力 总成 、 包 备胎 、 箱 、 门 、 油 车 地板 、 空调 暖 Ｊ 机 、 凝器 、 ｘ 【 冷 其他 底 盘 电器 附 件 等 ） 照 其 安装 位 按 置分 配 到模 型相 应节 点 上 ：座椅 及乘 客质 量 以均 匀 分 布 载 荷 形 式加 在 底 架 横 梁 上 … 乘 客 质 量 按 照 ６ ． ５
ｔｉ ｅ ｃ ｅ ｓ ｍｐｏ ｉ ｍ ， ｔ ｖ ｎ ｅ ２ ０９． ｒｅｖ ｈｉｌ ｙ ｓｕ Ｓ ａ ａ ｇ ｒ， ０
Ｈｙ ｒ ｒｐ ｌｉｎ Ｓ ｓｅ Ｉｃ ｒｏａｉｇ ａ ＣＶ ｂｉ Ｐｏ ｕｓｏ ｙ ｔｍ ｎ ｏｐ ｒｔ Ｔ．Ｓ ０ ０ ｄ ｎ ＡＥ ２ ０
Ｗ ｏ ｌ ｏ ｇ ｅ ｓＤｅ ｒ ｉ，Ｍｉｈ ｇ ｎ Ｍａ ｃ ｒｄ Ｃ ｎ ｒ ｓ ｔｏｔ ｃ ｉａ ｒ ｈ，２ ０ ． ０ ０
ｂ ｎ ｉ ｇ ｓ ｆｎ ｓ ｎ ｔ ｓ ｒ ｕ ｄ ｔ ｅ ｃ ｉ ｃ ｌ ｒ ａ ． ｒａ ｌｓ ｏ ｅ ｏ ｔ ｚ ｄ ｄ ｓｇ ｒ ｅ ｎ ｄ ａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｅ ｕ ｔｏ ｅ ｄ ｎ ｔ ｆ ｅ ｓａ ｄ ｓｒ ｓ ａ ｏ ｎ ｈ ｒｔ ａ ｅ ｓ Ｖａ ｂ ｅ ｆｔ ｐ ｉ ｅ ｅ ｉｎ ａ ｅ ｄ ｆ ｅ ｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｒ ｓ ｌ ｆ ｉ ｅ ｉ ａ ｉ ｈ ｍｉ ｉ
关 键部 位 应力 以及 １阶扭转 频率 ．设 计 变量 定 义为
有 后 悬 架
车身骨 架 截面 的长 度和 宽度 寸 根据 建立 的有 限元模 型进 行计 算 ．得 到优化 前
牟 身 结 构 弯 曲 刚 度 为 １ ３ ９Ｎ ｍ、 扭 转 刚 度 为 ０ ／ １ ９ ０ ． Ｎ． ／ｏ 、 阶扭 转模 态频 率 为 ２ ．９ ５ １ ｍ （） １ ２ ２２ ６Ｈｚ 灵 敏 度优 化设 计数 学模 型可 以表 达 为 ．
弯 曲工 况
， Ｚ ｙ， ． Ｖ．
弯扭 组 合 丁况
， Ｙ． ． Ｖ．
４ 灵敏 度 分 析 及 优 化
灵 敏度 优化 设计 有 目标 函数 、 束条件 、 约 没计变
量 ３ 要 素 文优 化分 析 目标 为车 身骨 架总 质量 ． 个 本 约束 条件选 取 车身 结构 最大 弯 曲挠度 、 大扭 转角 、 最
ｋ／ 计算 ； ｇ人 窗框 所承 受 的玻 璃 载荷 也 通 过均 匀 分 布 载 荷施 加 到窗框 下 横梁 上 所有 载荷 分 布均 符合 实 际的前 、 轴荷 分配 后 、 边 界 约束 实 际使用 常 见 的弯 曲和弯扭 组 合载 荷 Ｔ 况 ．为避 免边 界 约束 点 引起应 力 集 中 ．在 每处悬 架 安 装 位 置 约 束 多 个 节 点 ｌ 弯 曲工 况 和 弯扭 组 合 ２ １ ． 况（ 以左 前轮 悬 空为例 ） 的边界 条件 见表 １所列 。
总质 量 减 轻 ８ １ 而 车 身 刚 度 、 度 以及 １ 扭 转 固 有频 率 在 可 接 受 范 围 内 。 ． ％， 强 阶
主题 词 ： 轻型 客车
车身
轻 量化
优 化
中图分 类号 ： ４ ３８ 文献 标识 码 ： 文 章编 号 ：０ ０ ３ ０ （０ １ １ — ０ １ ０ Ｕ ６． ２ Ａ １０ — ７ ３ ２ １ ）０ ０ ２ — ３
有 限元分 析结 果可 知 ．该车 扭转 刚度 和弯 曲刚度 很
大， 刚度 、 强度 富裕 较大 。 由于该 车 已经 是上 市车 辆 ，
如果 对整 车 车身结 构进 行优 化 ．将 对底 盘零 部件 的 安装 产生 影 响 ． 最后 选定 对车 身侧 围 、 后 围及 顶 盖 前
骨架 进行 轻量 化优 化分 析
分 按 发 动 机 质 量 加 载 在 发 动 机 支 座 处 ．后 排 按 ４ 人 质 量 加 载 ． 驶 员 座 椅 处 按 １人 质 量 加 载 ． 箱 驾 油
ｌ¨ ｌ ＿ ≤ ＿ Ｉ 一 －Ｉ Ｏ ≤ ． ．
（） ３ （ ４）
Ｉ一 ｌ ≤厂 设 计 变 量 ：Ｉ Ｘ≤ ≤ （ １２ … ， ） ｉ ， ， ｎ ＝
化， 以减 轻 车身质 量 、 提高材 料利 用率 。根 据初 步 的
是 由异 型 管焊接 而成 的空 间 薄壁杆 系结构 ．有 限元
模 型 主要 采 用 Ｂ ａ 梁单 元模 拟 ．忽略 蒙皮 及 一些 ｅｍ
非承 载件 。整 个 车身 有 限元模 型 包 括 １ ８ ３ ６个 节点 和 １９ ６ ５个单 元 ， 车身 有 限元 模 型如 图 １ 示 。 所
Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ： ｇ Ｌｉ ｈｔｂｕｓ ，Ｂｏ ｙ，Ｍ ａ ｓ ｒ ｄｕ ｔｏｎ，Ｏｐ ｉ ｚ ｔｏ ｄ ｓ ｅ ｃｉ ｔｍｉ ａ ｉ ｎ
１ 前 言
Ｇ ６６ Ｌ ４ ６轻 型 客车 是 五菱 集 团 自主 研发 的低 地 板 城市 客车 本文 对该 轻型 客车 车身 结构进 行 了优
ａ ｅ ｃ ｏ ｅ ｓ ｄ ｓｇ ａ ｉｂ ｅ ， ｅ ｓｔ ｉ ｎ ｌ ｓ ａ ｄ ｉ ｈ ｏ ｓｒ ｉｔ ｆｌｗ－ ｒ ｅ ａｕ ａ ｒ ｑ ｅ ｃ ｎ ｏ ｙ ｒ ｈ ｓ ｎ ａ ｅ ｉ ｎ ｖ ｒａ ｌ ｓ ｓ ｎ ｉｉ ｔ ａ ａｙ ｉ ｗ ｓ ｍａ ｅ ｗ ｔ ｔ ｅ ｃ ｎ ｔａｎ ｓ ｏ ｖｙ ｓ ｈ ｏ ｏ ｄ ｒｎ ｔｒ ｌｆ ｕ ｎ ｙ ａ ｄ ｂ ｄ ｅ
图 １ 轻 型 客 车车 身 骨 架 有 限 元 模 型
２ 轻 型 客 车 车 身 有 限元 模 型 建 立
该轻 型客 车采 用半 承载式 车身 结构 ．车身 骨架
７ Ｍａｓ ｏ Ｉ ｔｕ ，Ｎａ ａ ａ ． ｖ ｌｐ ｎ ｆ ｇ － ｅ ｏ ｍａ ｃ ｋ ｚ ｗａ Ｓ Ｄｅ ｅｏ ｍｅ ｔ Ｈｉ ｈ Ｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｏａ ｆ
ｔ ｂ ｃｕａ ｉ ｘ ｅ ｍ ｎｓ Ｗｉ ｔ ｏｙｍａｓａ ｅｏｊｃｉ ｎ ｔｎ ａ ｄｓｃ ｏ ａ ｍ ｔ ｓｏ ｔｅｂ ｄ ａ ｅ ｏ ｅａｃｒｔ ｗｔ ｅｐｒ ｅ ｔ ｅ ｈ ｉ ． ｔ ｔ ａ ｂｄ ｓ ｓ ｈ ｂｅｔ ｅｆ ｃｉ ． ｎ ｅｔｎｐ ｒ ｅ ｒ ｆｈ ｏｙｆ ｍ ｈｏ ｌ ｔ ｖ ｕ ｏ ｉ ａ ｅ
函数 ． 取 车 身 骨 架 主 要 型 材 的截 面 参 数 为 设 计 变 量 ． 车 身 弯 曲刚 度 和 扭 转 刚 度 、 键 部 位 应 力 、 选 以 关 １阶扭 转 固 有 频
率 为约 束 条 件 ． 行 灵 敏 度 分 析 。根 据 灵敏 度 分 析 结 果 确 定 优 化设 计 变量 ， 进 对该 轻 型 客 车 车身 结 构 进 行 优 化 后 ， 身 车
ｓ ｎ ｉ ｖ ｎ ｌｓｓ Ａｆ ｒｔ ｅ ｏ ｔ ｚ ｔ ｎ ｄ ｓ ｎ ｔ ｅ ｔ ｔｌｍａ ｓ ｏ ｈ ｉｈ ｕ ｏ ｙ ｗ ｓ ｒ ｄ ｃ ｄ ｂ ．％ ， ｈ ｒ ａ ｏ ｙ ｅ ｓ ｉｅ ａ ａｙ ｉ． ｔ ｐ ｉ ａｉ ｅ ｉ ， ｈ ｏａ ｓ ｆｔ ｅ ｌ ｔｂ ｓｂ ｄ ａ ｅ ｕ ｅ ｙ ８ １ ｗ ｅ ｅ ｓｂ ｄ ｔ ｅ ｈ ｍｉ ｏ ｇ ｇ ｓｉ ｎ ｓ ， ｔ ｎ ｔ ｎ ｒｔ ｏｄ ｒｎ ｔ ｒ ｌ ｑ ｅ ｃ ｔ ｌｍｅ ｔ ｈ ｅｆ ｒ ｎ ｅｒ ｑ ｉｅ ｎ ｓ ｔ ｆ ｅ ｓ ｓｒ ｇｈ ａ ｄ ｆ ｓ— ｒ ｅ ａｕ ａ ￣ｅ ｕ ｎ ｙ ｓ ｌ ｆ ｅ ｉ ｉ ｅ ｅ ｐ ｒ ｍａ ｃ ｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔ ． ｔ ｏ
Ｓ ｕ ｙ ｏ ａ ｓＲｅ ｕ ｔ ｎ Ｏｐ ｉ ｚ ｔｏ ｏ ｔ ｄ ｎ Ｍ ｓ ｄ ｃｉ ｔｍｉａ ｉ ｎ ｆ ｒ ＧＬ６ ６ ｇ ｔＢｕ ｏ ４ ６ Ｌｉ ｈ ｓ
Ｂｏ ｒ ｔ ｅ ｄｙ Ｓｔ ｕｃｕｒ
Ｌ ｏ ｉｎｕ ， ｉ Ｈ ｎ ｑｎ ， ｕＡｊｎ ｕ ａ ｇｏ Ｘｅ ｏ ｇｉｇ Ｆ ｉ Ｊ ｕ
９ 余 志 生 ． 车 理 论 （ ３版 ） 京 ： 械 工 业 出 版 社 ，０ ０ 汽 第 ． 北 机 ２０ ．
８ Ｆ ｕ Ｈ，Ｔａ ｉ Ｇ，Ｃ ｅ ． ｈ ｏ ｔ ｌａｇｒｈ ｆａｔ ｅ ｎ ｈ ｎ Ｑ Ｔ ｅｃｎｒ ｌｏ ｔｍ ｏ ｃｖ ｏ ｉ ｉ
ｓ ｎ ｈ ｏ ｉａ ｉｎ ｏ ｔｒ ｉ ｈｆｉｇ ｐ ｏ ｅ ｓｆ ｒ ｅｅ ｔ ｃ ｖ 一 ｙ ｃ ｒ ｎ ｚ ｔ ｆｍｏ ｏ ｎ Ｓ ｉ ｎ ｒ ｃ ｓ ｏ ｌ ｃｒ ｅ ｏ ｔ ｉ
表 １ 各 工 况 约 束
图 ２ 试 验 支 撑 、 载及 测 点 布 置 图 加
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大 梁 测 点
图 ３ 轻 型客 乍车 身 弯 曲刚 度 曲 线
不 同悬 架 位置 的约 束
左 前悬 架 彳 前 悬 架 『 左 后 悬 架
（） ５
式 中 … ｄ 、 ｄ ｄ分 别 表 示 优 化 后 、优 化 前 的 最 大 弯 曲 挠 度 和 弯 曲 挠 度 限值 ； … 、 分 别 表 尔 ｆ ， 优 化 后 、优 化 前 关 键 部 位 最 大 弯 曲 应 力 值 和 最
处 按 加 满 油 状 态 质 量 加 载 ．其 余 载 荷 分 布 在 底 架
（ ｃ ｎｃ ｌ ｎｅ ， ｉｚ ｏ ｌ ｇＡｕｏ ｂｌ ｎ ｕ ｔ Ｃ ．Ｌ ｄ Ｔｅｈ ｉａ ｔｒ Ｌｕ ｈ ｕＷｕｉ ｔｍｏ ｉ ｉｄ ｓ￣ ｏ， ｔ ） Ｃｅ ｎ ｅ
【 ｓｒｃ］ｉｉ ｌｍ ｎ ｍ ｄ ｌ ｆ ｏ ｙｆ ｍ ｆ Ｌ ４ ６ｌ ｈ ｂ ｓ ａ ｓ ｂｉ ｅ ｉ ｅｍ ｅｅ ｅｔ ｎ ｒｖｄ ＡｂｔａｔＦｎ ｅｅｅ ｅｔ ｏ ｅ ｏ ｄ ｒ ｅｏ ６ ６ ｇｔ ｕ ｓ ｔ ｌｈｄｗｔ ｂ ａ ｌｍ ｎ ｄｐｏｅ ｔ ｂ ａ Ｇ ｉ ｗ ｅａ ｓ ｈ ａ