重型车桥焊接式整体驱动桥壳的有限元分析及优化设计

论文摘要

本文研究的大吨位液压汽车起重机驱动桥采用整体焊接式桥壳,作为起重机的主要承载构件之一,要求具有足够的强度和刚度并且质量小,但是由于其形状复杂,因此应力计算较为困难。本课题对重型车桥桥壳进行了结构特点及受力状况分析,进行了驱动桥壳的常规理论计算,建立了桥壳的三维实体模型,用ANSYS有限元分析软件对重型车桥桥壳进行网络划分并进行了桥壳强度和刚度的有限元计算,进而从截面形状及局部设计、材质选用方面进行了桥壳的优化,并对优化后的桥壳也进行了有限元计算,从理论上论证能否在满足可靠性的条件下降低生产成本,为企业创效益。在本次研究中,通过对该驱动桥壳在各典型工况下的有限元分析说明该驱动桥壳满足强度要求,有限元应力的计算结果与常规理论计算结果也是基本一致。对桥壳进行了材料的材质和规格改进优化后,通过对改进后的驱动桥壳在各典型工况下的有限元分析,观察是否也满足强度要求。驱动桥壳的常规设计方法更多的是凭设计者经验和借鉴原有的设计来进行综合考虑,很难确定量化目标,准确性差,结果趋于保守,不能实行最优化设计,致使不能准确地反映作用于桥壳各处的应力和变形,所以有很多局限性。而使用有限元法对汽车驱动桥壳进行强度分析极大的避免了这些局限,只要不断实践并总结经验,将会不断提高计算精度和工作效率,使这种方法成为产品设计工作的有力手段。可利用有限元法在产品设计阶段反复迅速分析以改进设计,如与优化设计方法配合,则更便于寻求最佳设计方案,以得到较好的总的设计效果。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 引言
• 1.1 问题的提出及研究意义
• 1.1.1 问题的提出
• 1.1.2 研究的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文研究的目的和研究内容及技术路线
• 1.3.1 本文研究的目的
• 1.3.2 本文研究的主要内容
• 1.3.3 本文研究的技术路线
• 2 驱动桥壳的常规理论计算
• 2.1 引言
• 2.2 桥壳结构简介
• 2.3 桥壳的静弯曲应力计算
• 2.4 在不平路面冲击载荷作用下的桥壳强度计算
• 2.5 起重机以最大牵引力行驶时的桥壳强度计算
• 2.5.1 垂向负荷在钢板弹簧座处产生的弯曲应力
• 2.5.2 最大切向反作用力在钢板弹簧座处产生的弯曲应力
• 2.5.3 最大切向反作用力在钢板弹簧座处产生的扭转应力
• 2.5.4 在钢板弹簧座处产生的合成弯曲应力
• 2.6 起重机紧急制动时的桥壳强度计算
• 2.6.1 垂向负荷在钢板弹簧座处产生的弯曲应力
• 2.6.2 制动力在钢板弹簧座处产生的弯曲应力
• 2.6.3 制动力在钢板弹簧座处产生的扭转应力
• 2.6.4 在钢板弹簧座处产生的合成弯曲应力
• 2.7 起重机受最大侧向力时的桥壳强度计算
• 2.8 计算结果分析
• 3 有限元模型的建立
• 3.1 引言
• 3.2 驱动桥与车架连接简介
• 3.3 桥壳结构等效简化
• 3.4 单元选择
• 4 改进前的驱动桥壳有限元分析
• 4.1 引言
• 4.2 静止工况
• 4.2.1 边界条件
• 4.2.2 载荷类型及量值
• 4.2.3 加载方式
• 4.2.4 计算结果分析
• 4.3 冲击载荷工况
• 4.3.1 边界条件
• 4.3.2 载荷类型及量值
• 4.3.3 加载方式
• 4.3.4 计算结果分析
• 4.4 启动工况
• 4.4.1 边界条件
• 4.4.2 载荷类型及量值
• 4.4.3 加载方式
• 4.4.4 计算结果分析
• 4.5 紧急制动工况
• 4.5.1 边界条件
• 4.5.2 载荷类型及量值
• 4.5.3 加载方式
• 4.5.4 计算结果分析
• 4.6 侧翻工况
• 4.6.1 边界条件
• 4.6.2 载荷类型及量值
• 4.6.3 加载方式
• 4.6.4 计算结果分析
• 4.7 小结
• 5 改进后的驱动桥壳有限元分析
• 5.1 驱动桥壳结构改进
• 5.1.1 盖板弯形圆弧改进
• 5.1.2 侧板厚度改进
• 5.2 静止工况
• 5.3 冲击载荷工况
• 5.4 启动工况
• 5.5 紧急制动工况
• 5.6 侧翻工况
• 5.7 小结
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.1.1 取得的主要结论
• 6.1.2 取得的经济效益
• 6.2 后续研究工作的展望
• 致谢
• 参考文献