铰接式自卸汽车车架设计方法研究

论文摘要

铰接式自卸汽车（ADT）是一种非公路载重运输车辆,因具备良好的机动性和广泛的道路适应性受到世界各国的重视。随着我国国民经济的快速发展,ADT将成为道路建设、矿山开采等各类工程必不可少的运输工具,具有良好的市场前景。车架是汽车动力传动系统和驾驶室、货厢等重要总成的安装基础和车内外各种载荷的关键承载部件。汽车车架除应具有足够的强度和适当的刚度外,还应具备良好的动态性能。车架轻量化是现代汽车车架设计中的重要课题之一,车架的轻量化不仅能够降低汽车的能量消耗和减少排放,并且还可以减少原材料的消耗,降低生产成本。针对铰接式自卸汽车的自主开发,设计了一种铰接式车架。利用I-DEAS软件完成了相应铰接式车架的三维数字化设计。利用有限元法对该种车架进行了静态分析、模态分析。根据一定的汽车振动评价原则对该车架的动态特性进行了评价。通过一阶灵敏度分析,以车架一阶固有频率为性能约束,优化构件的厚度,实现了车架的轻量化。经过优化,车架减重241kg,占车架总质量的7.10%,车架一阶固有频率提高至10.8Hz,最大弯矩处抗弯刚度减小4.34%,完全满足车架总体性能要求。通过对所开发的铰接式自卸汽车车架的设计,进行了铰接式车架一般设计方法的总结与研究,概括了铰接式车架的设计流程,对铰接式车架在初步设计、动态评估及轻量化过程中的设计内容、设计准则和设计方法进行了研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的来源与背景
• 1.2 研究的意义与目的
• 1.3 本课题的研究现状
• 1.3.1 铰接式自卸汽车介绍
• 1.3.2 国内外汽车车架的研究特点
• 1.3.3 本课题相关方向的研究
• 1.4 本论文研究的主要内容
• 第2章 铰接式车架的设计
• 2.1 一般车架的设计
• 2.1.1 车架的设计要求
• 2.1.2 车架设计时的基本假设
• 2.1.3 载荷的处理
• 2.1.4 车架材料的选择
• 2.1.5 车架结构的设计
• 2.1.6 车架的校核
• 2.2 铰接式车架的设计
• 2.2.1 车架框架结构的设计
• 2.2.2 铰接结构的设计
• 2.3 小结
• 第3章 铰接式车架有限元建模与静态评价
• 3.1 有限元法基础
• 3.2 I-DEAS 软件简介
• 3.2.1 I-DEAS 软件概述
• 3.2.2 I-DEAS 软件模块介绍
• 3.2.3 仿真（Simulation）模块主要功能
• 3.3 车架有限元模型的建立
• 3.3.1 有限元模型类型介绍
• 3.3.2 本课题单元类型
• 3.3.3 模型的简化
• 3.3.4 网格的划分
• 3.4 车架静态特性评价准则
• 3.4.1 车架强度评价
• 3.4.2 车架刚度评价
• 3.5 铰接式车架静力学有限元分析
• 3.5.1 载荷的简化及加载方法
• 3.5.2 边界条件的处理
• 3.5.3 计算结果及分析
• 3.6 小结
• 第4章 铰接式车架的动态特性分析
• 4.1 模态分析理论基础
• 4.1.1 多自由度振动系统运动方程的建立
• 4.1.2 求解系统的固有频率及固有振型
• 4.2 铰接式车架的模态分析
• 4.2.1 模型的建立及边界条件的处理
• 4.2.2 模态分析的计算结果
• 4.3 铰接式车架的动态性能评价
• 4.3.1 发动机激励对车架动态性能的影响
• 4.3.2 路面激励对车架动态性能的影响
• 4.3.3 传动轴激励对车架动态性能的影响
• 4.3.4 车轮不平衡对车架动态性能的影响
• 4.4 小结
• 第5章 基于灵敏度分析的铰接式车架的轻量化研究
• 5.1 灵敏度分析简介
• 5.2 优化设计内容
• 5.2.1 优化设计的类型
• 5.2.2 优化设计的算法
• 5.2.3 优化设计的数学模型的建立
• 5.3 铰接式车架的一阶灵敏度分析与轻量化优化
• 5.3.1 优化模型的建立
• 5.3.2 轻量化优化结果
• 5.3.3 优化之后的车架模态分析
• 5.4 小结
• 第6章 结论
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果