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原文传递大吨位自卸车轻量化研究

论文题名：	大吨位自卸车轻量化研究
关键词：	自卸车;轻量化设计;优化设计;参数优化;有限元计算;计算模型;车架计算
摘要：	本文首先对大吨位自卸车轻量化研究的课题背景进行了介绍，并结合项目委托企业的实际要求，阐述了课题研究的目的和意义。在详细分析了大吨位自卸车国内外研究现状的基础上，提出了本文研究的主要内容。接着，本文分析了自卸车轻量化研究的基本方法，分别介绍了拓扑优化设计、形状优化设计和尺寸参数优化设计方法，并对典型有限元软件中的优化设计模块和优化算法进行了介绍。通过对大吨位自卸车货厢和主副车架的结构特点进行分析，最终选用结构轻量化改进设计对货厢进行轻量化研究，选用尺寸参数优化方法对副车架进行轻量化研究，确立了自卸车整体结构轻量化研究方案。随后，根据企业提供的图纸，建立了货厢和主副车架组合几何模型。货厢和主副车架主体结构采用板壳单元，局部结构采用实体单元。接着，在兼顾计算时间、计算精度和计算规模的基础上，根据大吨位自卸车的实际工作状况选取不同的工况，建立了货厢和车架有限元计算模型。建立了货厢有限元计算模型之后，在举升初始工况下，对货厢进行了有限元分析，求得了该工况下的整体应力分布和变形情况，为项目委托企业的产品设计提供了可靠的参考数据。同时，针对货厢整体应力水平不高和应力集中现象严重状况，对货厢底架、侧板、前板和后板分别进行了结构轻量化改进，不仅很好的消除了应力集中现象，而且使应力分布更加合理，货厢质量也有明显减轻，总共减轻了342.8kg，占货厢质量的11.1％。接下来，在车架计算模型的基础之上，针对弯曲工况、弯扭六种工况、举升三种工况对车架结构进行了有限元分析，得到了各工况下的整体应力分布和变形情况，为车架轻量化设计提供了参考数据。并针对局部应力集中明显区域进行了改进设计，使应力集中现象得到了消除。最后，考虑到车架整体应力水平不高，具有很大的轻量化空间，并结合企业具体要求，以副车架主体构件板厚为设计变量，以弯曲工况、弯扭工况和举升工况下的最大应力为状态变量，以主副车架总体积为目标函数，针对副车架部分进行了尺寸参数优化设计。最终在满足副车架强度和刚度的前提下，提高了材料的利用率，使副车架总质量下降了180.5kg，占副车架质量的20.35％。经过货厢及副车架的轻量化设计，使大吨位自卸车在承载能力不变的情况下总质量下降了523.3kg，降幅为13.2％。
作者：	王兴宇
专业：	车辆工程
导师：	马力
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文