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矿用铰接式自卸车车架的动态优化设计
| 论文题名： | 矿用铰接式自卸车车架的动态优化设计 |
| 关键词： | 矿用铰接式自卸车;车架设计;Hypermesh软件;动态优化;有限元模型 |
| 摘要： | 铰接式自卸车作为现代矿山或矿井下重要的机械短距离运输设备，由于使用频率较高，具备机动性好、功能多、使用经济等特点，所以在矿山运输时被广泛应用。铰接式自卸车主要承担着对井下的煤渣、水泥和石子等材料和设备的运输和运送，承载质量大，使用条件恶劣，经常行驶在路况较差的路面上。车架作为铰接式自卸车的重要承载部件，它对自卸车整体的性能具有直接的影响。因此，对车架的分析设计不仅是保证其设计质量的关键，也是对现有产品运行情况进行检验的重要手段，同时也是提高铰接式自卸车整车设计水平的一个重要体现。 本文以某设计研究院设计研发的铰接式自卸车为研究对象，对车架部件进行了结构分析和优化设计。由于其在实际运行过程中受到动载荷的影响，需要对其进行动力学分析，同时由于其车架质量较大，故需对其进行动载荷作用下的动态优化设计和轻量化设计。 首先，基于有限元理论，采用Hypermesh软件对该整车车架进行了有限元模型的建立，对该车架进行了满载弯曲和满载扭转工况下的静力学分析，验证了其静态性能。其次，利用Hypermesh软件对该车架进行了动态性能分析，包括自由和约束模态分析、谐响应分析以及瞬态动力学分析，验证该车架的动力学性能是否良好。最后，以该车架的主要零部件厚度作为优化设计的设计变量，将静、动态分析的结果参数作为约束条件，以车架总质量最小为目标函数，进行了基于灵敏度的尺寸优化设计，筛选出变化比较灵敏的设计变量重新作为优化设计变量，进行动态优化设计，最终得出车架优化结果。根据优化结果对优化后的车架进行静动态分析，验证优化后车架的静动态性能是否良好，同时计算车架轻量化程度。 分析结果表明，该铰接式自卸车车架经过优化后的车架质量相对减轻了10.93％，优化后车架的静动态性能依然良好，达到了该车架轻量化的要求。本文所涉及到的知识及方法，对矿用机械企业在车架的结构分析和改进方面具有一定的参考价值。 |
| 作者： | 宋莎莎 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 任家骏;张学荣 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 太原理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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