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电动扫路车车架结构轻量化技术研究
| 论文题名： | 电动扫路车车架结构轻量化技术研究 |
| 关键词： | 电动扫路车;车架结构;总体设计;拓扑优化;尺寸优化;轻量化 |
| 摘要： | 纯电动扫路车作为路面环卫车辆的重要组成部分，使用场合愈加广泛，但由于车载电池技术的限制，续航能力始终是制约其快速发展的主要问题。车架作为整车的关键承载部件，其自身重量就是能源消耗的源头之一。因此，针对车架结构进行轻量化设计的研究具有重要意义。 本文以电动扫路车车架为研究对象，以降低车架重量为目标，综合考虑车架动静态性能的影响，提出将有限元分析、拓扑优化和尺寸优化相结合的方法应用到扫路车车架结构优化设计和轻量化技术研究中。主要研究工作及结论如下： （1）针对扫路车的工作特点提出整车设计方案，确定其主要参数和布置形式，在此基础上设计出一种新型可调式双滚刷清扫机构，并对整车液压系统回路进行设计。最后建立车架结构三维模型，针对车架静力学分析结果，讨论车架的应力分布和变形情况，结果表明：车架强度满足要求，并有较大优化空间。 （2）基于Pro/E建立拓扑优化车架的初始三维模型，利用HyperMesh进行网格划分、施加载荷与约束，运用 OptiStruct对车架进行拓扑优化设计，根据优化结果重新设计车架，并从静力学分析的角度，对优化后车架强度进行验证分析。结果表明：车架强度满足要求，但仍有优化潜力，采用尺寸优化方法对其二次优化。利用HyperMesh建立拓扑优化车架的有限元模型，以车架主要纵梁和横梁厚度为设计变量，许用安全应力为约束条件，车架本身质量最小为目标函数对其进行尺寸优化设计，针对优化后的车架参数进行圆整后，与拓扑优化车架进行对比。结果表明：在许用安全应力范围内，各个工况的应力都有所增加，车架材料得到更充分的利用。优化后车架的质量比原车架质量降低了20.7%，取得了较好的轻量化效果。 （3）对优化后的车架进行动态特性仿真分析，结果表明车架前六阶模态频率均避开了路面的激励频率10.8Hz，车架不会产生共振，整车的动态特性较好，同时验证了联合运用拓扑和尺寸优化方法对车架轻量化设计的合理性和可行性。 |
| 作者： | 孙文禹 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 顾寄南 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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