電動(dòng)輪礦用車車架有限元分析及輕量化設(shè)計(jì).pdf

1、本文以國內(nèi)某定點(diǎn)電動(dòng)輪礦用自卸車生產(chǎn)企業(yè)的某型號(hào)礦用車車架為研究對(duì)象，理論聯(lián)系實(shí)際，對(duì)車架進(jìn)行了靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的計(jì)算分析。計(jì)算結(jié)果表明車架的靜態(tài)力學(xué)性能和動(dòng)態(tài)特性都是滿足要求的，但是車架的后端梁部位在彎扭工況下存在局部應(yīng)力過大的問題。通過對(duì)車架后端梁部位進(jìn)行結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，有效地降低了該部位的應(yīng)力水平。最后，在保證車架滿足強(qiáng)度要求的前提下進(jìn)行了車架輕量化設(shè)計(jì)。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)利用HyperMesh軟件建立了該礦用車車架的

2、等效有限元模型。建立車架的有限元模型時(shí)采用了板殼單元來模擬車架鋼板構(gòu)件，采用了實(shí)體單元來模擬車架的實(shí)體構(gòu)件，采用彈簧單元來模擬車架的懸架系統(tǒng)，采用了質(zhì)量單元來模擬車架上各部件及貨物的質(zhì)量，最后建立了一個(gè)完整的礦用車車架有限元模型，為后續(xù)的靜動(dòng)力學(xué)分析打下了基礎(chǔ)。
　　(2)利用RADIOSS求解器對(duì)車架進(jìn)行了靜力學(xué)分析。主要對(duì)車架的靜強(qiáng)度、五種典型工況下的動(dòng)強(qiáng)度、彎曲剛度、扭轉(zhuǎn)剛度進(jìn)行了計(jì)算和分析。分析結(jié)果為后續(xù)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)及輕量化

3、設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。
　　(3)進(jìn)行了車架的動(dòng)態(tài)特性分析。首先對(duì)車架的自由模態(tài)進(jìn)行了計(jì)算，求解了車架前100Hz的所有振型，并對(duì)各階振型的特點(diǎn)作了描述。最后，對(duì)路面激勵(lì)、發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)和電動(dòng)機(jī)激勵(lì)對(duì)車架動(dòng)態(tài)特性的影響進(jìn)行了計(jì)算分析，并對(duì)車架的動(dòng)態(tài)特性作出了評(píng)價(jià)。
　　(4)進(jìn)行了車架的局部結(jié)構(gòu)改進(jìn)和車架的輕量化設(shè)計(jì)。首先對(duì)車架在極限扭轉(zhuǎn)工況下后端梁和縱梁連接處產(chǎn)生應(yīng)力集中的原因進(jìn)行了分析，分析發(fā)現(xiàn)該部位出現(xiàn)應(yīng)力集中的原因是由于后端梁

4、和縱梁連接處存在著結(jié)構(gòu)剛度突變導(dǎo)致的，據(jù)此對(duì)車架后端梁內(nèi)部支撐板進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改進(jìn)，有效地解決了該部位應(yīng)力集中的問題。然后在滿足車架強(qiáng)度要求的前提下，利用OptiStruct軟件結(jié)合尺寸優(yōu)化理論實(shí)行了車架的輕量化設(shè)計(jì)，經(jīng)優(yōu)化參數(shù)圓整后車架的質(zhì)量減輕了8.1％。優(yōu)化后的車架校核結(jié)果表明:輕量化后的車架能夠滿足使用條件的強(qiáng)度要求。
　　本文的研究不僅解決了該電動(dòng)輪礦用車后端梁部位應(yīng)力集中的問題，同時(shí)還為該型礦用車的輕量化設(shè)計(jì)提供了一定的參