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牵引汽车中置提升桥壳的结构优化及疲劳分析
| 论文题名： | 牵引汽车中置提升桥壳的结构优化及疲劳分析 |
| 关键词： | 牵引汽车;中置提升桥壳;疲劳分析;结构优化 |
| 摘要： | 本课题来源于包头北奔重型汽车车桥有限公司牵引汽车新型中置提升桥的开发项目。本研究的主要目的是通过有限元仿真技术来对该产品进行静、动态特性分析，进而根据疲劳寿命的要求对提升桥壳进行结构优化，为产品设计提供必要参考数据。 在此研究中，主要应用ANSYS（APDL、Workbench）有限元软件、ADAMS虚拟样机仿真软件对中置提升桥壳结构进行了静力学分析、动态特性分析、多体动力学分析、结构优化及疲劳分析。主要研究内容及结果如下： （1）在三种典型工况（①越过不平路面时所受的最大垂向力；②紧急制动时所受的最大制动力；③侧滑极限时所受的最大侧向力）下，对原始结构尺寸下的中置提升桥进行静力学分析。根据其相应的静态等效应力分布及变形情况，确定出工况①为危险工况。后续研究采用了针对工况①的载荷和约束方式。 （2）针对提升桥壳结构所处的危险工况，引入路面不平度。在四种工况（①B级路面40km/h；②B级路面100km/h；③D级路面40kmm/h；④D级路面100kmm/h）下，对牵引汽车进行虚拟样机整车模拟动力学仿真分析，得出易产生共振的频率范围为1~80Hz，以此作为提升桥壳结构优化的动态测量对比值。 （3）对原始结构尺寸的中置提升桥进行了结构动态分析。模态分析结果表明第2、3阶固有频率在共振频率范围内，意味着该结构易产生低频共振。谐响应分析结果表明适当增加阻尼比可有效降低该桥壳结构的冲击载荷。瞬态动力学分析结果表明，当整车以较高速度行驶在D级路面时，桥壳结构等效应力值较大。 （4）在满载动载和超载动载工况下，对设定的两种结构尺寸方案桥壳结构，采用ANSYS/Workbench结构优化模块进行结构优化。计算结果表明，方案一结构优化后的桥壳结构整体等效应力值较小。优化壁厚为10.8mm时，其质量降低7.72％，最大等效应力降低2.90%。其第一阶固有频率为90.671Hz（高于共振频率带），确定其为最佳优化方案尺寸。 （5）针对最佳方案尺寸的中置提升桥壳结构进行疲劳寿命分析，分别在（2）所述的四种工况下进行疲劳计算分析。结果表明在工况①下的疲劳寿命最长，安全系数相对较大，而在工况④下的疲劳结果均较差。因此，应当在不平路面低速行驶或将中置提升桥进行适当提升，以免在交变应力反复作用下产生疲劳破坏。 |
| 作者： | 于东娜 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 刘学杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 内蒙古科技大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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