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某重型商用车平衡轴支架轻量化设计与研究
| 论文题名： | 某重型商用车平衡轴支架轻量化设计与研究 |
| 关键词： | 重型商用车;平衡轴支架;轻量化设计;有限元分析 |
| 摘要： | 随着全球汽车产量和保有量的持续增长,能源短缺和环境污染等问题日益严峻,轻型节能环保汽车的研发已经成为当今汽车工业发展的趋势。因此,在保证安全使用性能的前提下,对汽车进行轻量化设计具有重要的理论和实际意义。在汽车轻量化的方法与途径中,资金和技术严重制约着新材料和新制造工艺的应用,对结构进行改进设计成为轻量化应用最广泛的方法。 本文针对汽车轻量化设计中的结构优化设计问题,对结构优化设计理论与方法,特别是结构拓扑优化设计做了进一步的研究,提出了基于结构拓扑优化设计的汽车轻量化设计方案,并采用有限元分析的方法,借助有限元分析软件ANSYS WorkBench对某重型商用车平衡轴支架进行了结构轻量化设计研究。在课题的研究过程中,主要进行了以下的工作: 首先,对平衡轴支架在平衡悬架的作用以及实际工作情况进行分析,确定了其在各种工况下的受力情况,建立平衡轴支架的三维实体模型和有限元模型,模拟平衡轴支架在各种工况下的受力,对平衡轴支架进行了静态和动态特性的有限元分析,并对其结构整体性能进行分析评价。 其次,建立平衡轴支架初始结构的有限元模型,基于变密度法的结构拓扑优化方法,运用ANSYS Workbench中的Shape Optimization模块进行结构拓扑优化分析,根据拓扑分析结果,对平衡轴支架进行结构轻量化优化设计。在保证与原平衡轴支架施加相同载荷和约束条件下,对优化后的平衡轴支架进行有限元分析,并对比优化前、后的平衡轴支架的性能。结果显示:优化后的平衡轴支架在满足强度、刚度以及振动特性的基础上,实现了15.4％的减重,在轻量化方面取得了较好的效果。 |
| 作者： | 李学忠 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 郑江;王宗彦 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中北大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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