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基于多体动力学和有限元分析的客梯车轻量化设计
| 论文题名： | 基于多体动力学和有限元分析的客梯车轻量化设计 |
| 关键词： | 飞机客梯车;轻量化设计;多体动力学;有限元分析 |
| 摘要： | 伴随着航空业的蓬勃发展，与之配套的机场专用设备技术同样如火如荼的不断革新。飞机客梯车作为每个机场必不可少的专用车辆，扮演着举足轻重的角色。汽车轻量化是现代汽车工业技术的发展方向，对汽车节油、降低排放、改善性能和汽车产业健康发展都具有重要意义。飞机客梯车自然不例外，需要进行轻量化设计。本课题以威海广泰空港设备有限公司的WGKT44型客梯车为主要研究对象，对车架上搭载的梯子和举升机构进行轻量化设计，减轻客梯车整备质量、降低油耗和排放、节省使用成本。 本文建立了客梯车整车三维模型，经分析得知具有优化价值的部分为上、下梯臂以及上、下门架。随后，将其三维模型简化、装配，得到简化举升模型。对该简化模型进行多体动力学仿真，模拟举升和加载工况下，各部件的工作状态和受力情况，确定最危险位置为举升起始位置和加起始载位置，并得到部件之间连接副的相互作用力。 根据简化举升模型的实际工作状况，建立与之相符合的多体动力学参数化模型，并分两步进行多体动力学优化：第一步，针对加载起始位置优化上、下门架的长度和约束副位置，减小约束副作用力；第二步，针对加载起始位置优化液压缸的安装位置，确定最佳的安装点。 将简化举升模型的几何参数从原状态调整到优化之后状态，并进行简化和局部加强，然后确定每个部件的最恶劣受力状况，进行有限元分析。经分析得知，下梯臂没有轻量化空间，而上、下门架优化空间巨大。所以，对上、下门架进行以尺寸优化为主的结构优化设计，并进行校核。最终，取得良好的优化效果：下门架质量减轻44.37％，上门架减重36.23%。 本文针对客梯车底盘上搭载的梯子和举升机构进行了基于多体动力学软件Adams和有限元分析软件Patran、Nastran的轻量化设计。首先通过多体动力学优化，改善构件最危险位置的相互作用力，扩大轻量化空间，然后使用有限元方法对轻量化之后的结构进行强度校核，最终得到满意的结果。本文采用多体动力学和有限元联合仿真的方式进行轻量化设计，这是由研究主体的结构特点决定的，也是其它论文少见的。 |
| 作者： | 苏永茂 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 刘涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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