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公路用大吨位自卸车货箱的轻量化设计
| 论文题名： | 公路用大吨位自卸车货箱的轻量化设计 |
| 关键词： | 自卸车货厢;轻量化设计;有限元模型;形貌优化 |
| 摘要： | 针对公路用大吨位自卸车整车中的关键部件--货厢，进行了轻量化研究。推导高强度钢板强度等代公式，并运用高强度钢板强度等代公式对货厢进行轻量化分析。通过对比计算得到U型结构货箱配置，建立两种货箱结构模型，运用有限元分析软件ANSYS对两种结构货箱在不同载荷下的应力进行分析对比，找到U型货箱的不足，运用形貌优化对该结构进行了进一步优化设计。完成的主要工作如下： 首先,对我国目前自卸车轻量化的研究背景和动态进行了全面阐述,明确了课题的研究意义。根据国内和国外自卸车轻量化发展情况以及研究方向,提出了货厢的轻量化研究方向。确定了运用新型高强度材料并借助于有限元分析技术，进行货箱结构的调整和货箱轻量化的技术路线。 其次,对大吨位自卸车货箱的结构特点进行了分析。依据企业生产使用的图纸，结合市场对该类产品的反馈信息，选用市场正常使用无问题货箱，建立了普通货箱几何模型。推导了高强度钢板强度等代公式，用其计算得出U型货箱的配置，从而建立了U型货箱的结构模型。 之后，运用 ANSYS中的板壳单元对货箱模型划分网格,对模型局部结构进行离散。对两种货箱施加相同的约束条件和载荷，在自卸车卸货时举升初始瞬间和举升到货物安息角前瞬间两种特殊状态下，分别对货箱在满载、超载工况下进行有限元瞬态动力学分析。对货箱应力集中现象比较严重的部位，货厢底架、前板、两侧边板分别进行了应力应变分析对比。通过对比，对应力变化较大部分的参数进行调整，进而得到使用高强度钢板制作的U型结构货箱的优化配置，并建立质量最轻的U型货箱模型。 最后,对U型货箱进行了模态分析，找出该结构的动态性能缺陷。以U型货箱的使用要求作为优化的约束条件，对U型货箱的截面形状进行优化设计，得到更理想的U型货箱截面。以优化后的截面重新建立模型进行形貌优化。针对U型货箱的缺陷和分析中应力集中区域，对 U型货箱的加强筋的外形进行重新设计,以增强其力学性能，对优化前后的货箱进行对比,表明形貌优化设计可以用在U型车箱的优化设计中，为以后货箱轻量化设计提供了参考依据。 通过对 U型货厢的优化设计，在不降低货箱承载能力的前提下，货箱重量降低了2692kg,占货箱总质量的51.8％，整车质量降低了15%。货箱轻量化达到了既定目标。 |
| 作者： | 崔建兵 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 宋方臻 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 济南大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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