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原文传递重型自卸车驱动桥壳优化设计

论文题名：	重型自卸车驱动桥壳优化设计
关键词：	重型自卸车;驱动桥壳;疲劳寿命;拓扑优化;有限元分析
摘要：	自卸车因工作效率高而广泛应用于矿山、工程建筑工地等领域，在经济建设中起着重要作用。驱动桥壳负责自卸车整车的支撑和载荷的传递，使用工况十分恶劣，经常因承受冲击载荷与交变载荷而产生变形和断裂，因此应对驱动桥壳进行合理设计，使其静强度和疲劳强度满足要求。目前驱动桥壳设计大多是根据经验，在现有设计基础上简单增加厚度尺寸来保证其强度和刚度，这些方法趋于保守，造成重量不断增加，材料冗余严重。随着轻量化设计的发展，人们对驱动桥壳轻量化的要求也越来越高，降低驱动桥壳自重的同时还可以提高整车的平顺性和舒适性，可谓一举多得。　　本文以TY-1型自卸车驱动桥壳为研究对象，应用有限元分析软件HyperWorks，从静态特性、动态特性、疲劳强度三个方面进行分析，综合应用拓扑优化和尺寸优化，对所选驱动桥壳进行轻量化设计，主要完成以下工作: 　　 1)应用有限元分析方法，选择典型工况和组合工况对自卸车驱动桥壳进行静强度分析，分析结果表明该驱动桥壳虽满足设计要求，但局部材料冗余严重，为后续的结构优化提供理论基础。　　 2)对驱动桥壳进行了自由模态和约束模态分析，求得前8阶的固有频率和振型，结果显示该驱动桥壳不会与路面产生的激励发生共振现象。为进一步评价该驱动桥壳的振动特性，在此基础上进行了路面激励下的谐响应的分析，得到了在路面激励下的频率位移响应曲线，经过分析路面激励对桥壳振动性能的影响，确定了振动危害较大的频段和薄弱部位。　　 3)基于疲劳分析模块Radioss，进行了驱动桥壳的疲劳强度校核，得到了正弦载荷和路谱载荷作用下的疲劳寿命云图，危险部位的疲劳强度满足设计的相关要求。　　 4)基于变截面的设计理念，综合运用拓扑优化和尺寸优化方法进行了驱动桥壳的轻量化研究，实现了4.03％的轻量化，同时动态性能和疲劳强度也分别得到了不同程度的提高，表明改进措施是合理可行的。　　轻量化设计带来的低成本、低消耗、低排放符合最优化设计理念，本文为寻求驱动桥壳的结构优化探索了一种方法，为以后其他车辆结构的优化设计提供参考。
作者：	杨彦超
专业：	车辆工程
导师：	王铁;张瑞亮
授予学位：	硕士
授予学位单位：	太原理工大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文