BGC100抱罐车轻量化改进研究与整车模态分析

论文摘要

BGC100型抱罐车是一种大型、高科技的机械产品,它工作在露天钢渣处理场周围,用于短距离运输;作为一种专用车辆,由于用途所限,社会需求要比公路汽车少很多。国外抱罐车技术已经比较成熟,但国内抱罐车发展起步较晚,抱罐车从引进到国产,已经走过了三十多年的历程。抱罐车所处的工作环境恶劣,加上自身系统十分复杂,因此其结构件易发生失效与破坏。采用常规的结构设计方法已经不能满足当前机构设计的要求,所以很有必要采用先进的设计方法来满足当前机构设计的需要。本文研究的内容源于中南大学和长沙凯瑞重工机械有限公司合作研究项目“抱罐车产品结构优化”。针对项目的研究任务和国内外研究现状,本论文采用理论研究、计算机仿真分析,与试验研究相结合的研究手段。以抱罐车为研究对象,在三维软件Pro/E中建立抱罐车的三维几何模型,并应用有限单元法基本理论;在大型商用有限元分析软件ANSYS中建立抱罐车整车、后车架和主臂的有限元模型,采用有限元方法对抱罐车的整车模态及后车架和主臂的静强度进行了详细的研究;并运用电阻应变测试技术对抱罐车的主要受力部件进行了试验研究。学位论文的主要研究内容为:(1)在抱罐、运输和倒罐三种工况下,研究后车架和主臂的结构强度是否满足设计要求;(2)在结构强度满足设计要求的前提下改进结构,并分析改进后结构强度;(3)确定抱罐车整车振动的固有频率及振动形态,并寻求抱罐车减振、抑振的控制方法;(4)对抱罐车进行应力测试,从而验证理论计算。以上研究内容、方法与结论对BGC100抱罐车结构改进和减小自重的研究具有一定的指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外抱罐车设备的发展现状
• 1.2.1 国外抱罐车设备发展现状
• 1.2.2 国内抱罐车设备发展现状
• 1.2.3 现有抱罐车的工作机构特点
• 1.3 国内外重载车辆研究现状
• 1.4 课题研究的主要内容及意义
• 1.4.1 课题来源
• 1.4.2 课题背景
• 1.4.3 课题研究的意义
• 1.4.4 课题研究的内容
• 第二章 主臂和后车架有限元建模及强度分析
• 2.1 引言
• 2.2 抱罐车结构特点和技术参数
• 2.2.1 抱罐车结构特点
• 2.2.2 抱罐车基本参数
• 2.3 有限元法在结构强度分析中的应用
• 2.4 主臂和后车架有限元模型的建立
• 2.4.1 简化模型
• 2.4.2 单位制和单元类型的选择
• 2.4.3 生成网格模型
• 2.5 边界条件
• 2.5.1 载荷提取
• 2.5.2 约束和载荷施加
• 2.6 主臂和后车架有限元计算结果
• 2.7 改进方案与计算结果
• 2.7.1 改进方案一
• 2.7.2 改进方案二
• 2.7.3 改进方案三
• 2.8 本章小结
• 第三章 抱罐车整车模态分析
• 3.1 引言
• 3.2 基于有限元方法的模态分析
• 3.3 整车有限元模型的建立
• 3.3.1 简化整车模型
• 3.3.2 单元类型的选择
• 3.3.3 网格模型
• 3.4 整车模态计算
• 3.4.1 模态的提取方法
• 3.4.2 抱罐工况模态计算
• 3.4.3 运输工况模态计算
• 3.4.4 倒罐工况（空罐）模态计算
• 3.5 模态计算结果分析
• 3.5.1 振动分类
• 3.5.2 振动控制的目标
• 3.5.3 整车模态固有频率与振动的关系
• 3.6 本章小结
• 第四章 抱罐车应力测试
• 4.1 测试目的
• 4.2 测试工况选择
• 4.3 测点选择
• 4.4 电阻应变测试原理
• 4.5 现场测试与数据处理
• 4.5.1 现场测试
• 4.5.2 数据处理
• 4.6 测试结果分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果