某型重卡车架的轻量化设计

论文摘要

随着我国经济的高速发展，专用车的市场在基础建设的过程中不断扩大，在资源紧张的国际化形式下，节能减排问题日益引起政府和企业的重视，降耗也成为了政府和各企业的工作重点和应尽的责任，钢材价格的上涨和劳动力成本的不断上升，为保障企业的利润空间，各重卡生产厂商都面临着降低生产成本的问题。目前多数生产企业比较接受的做法是对现有的产品进行局部变更设计以达到减重目的。本论文首先介绍了企业现有双层纵梁重型自卸车的结构型式特点、市场的调研情况以及双层车架自身偏重的实际情况，近而利用有限元的分析方法选择6种工况对双层车架的静态强度进行了评估计算，分析计算的结果和实际市场的超载情况表明原双层车架强度富裕，确有改进设计的必要。鉴于企业自身车架生产工艺的局限性，企业提出车架纵梁直接由原来的双层变更为单层的减重方案。为验证该单层车架的方案是否满足原设计要求，论文不仅选择了和双层同样的工况对单层车架的静态强度进行了计算；还选择了弯曲、扭转2种工况对单层车架的刚度也进行了分析。根据静态强度、刚度的计算结果，该单层车架的应力值在满载情况下均小于材料的强度极限值，是满足车架的设计要求的，根据优化设计的基本理论，该单层车架的设计方案还有一定的优化空间。最后论文使用了Optistruct软件，对单层车架方案进行了尺寸优化设计，根据材料的实际规格和数据取整要求，确定了车架的纵梁板厚，对优化后的方案也进行了强度、刚度的验算，结果表明该优化方案满足设计要求，论文通过两种不同的减重方案，满足了企业轻量化的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文研究的内容和方法
• 1.4 论文研究的意义
• 1.5 本章小结
• 第2章 原双层车架的基本情况及强度评估
• 2.1 引言
• 2.2 双层车架的有限元强度分析
• 2.2.1 有限元法的发展及在汽车设计中的应用
• 2.2.2 有限元法一般分析过程及本文所用软件
• 2.2.3 双层纵梁车架的结构型式
• 2.2.4 双层纵梁车架的模型处理及单元选择
• 2.2.5 双层纵梁车架的单元质量控制
• 2.2.6 双层纵梁车架的载荷定义
• 2.2.7 双层车架典型工况及约束定义
• 2.2.8 双层车架典型工况静态强度分析
• 2.3 双层车架的分析结果评价
• 2.3.1 静强度分析基本理论
• 2.3.2 模拟计算结果
• 2.4 本章小结
• 第3章 单层车架的有限元模拟分析
• 3.1 引言
• 3.2 单层车架的数模建立
• 3.2.1 单层车架CAD模型建立
• 3.2.2 模型的简化处理
• 3.2.3 单元选择及网格划分
• 3.2.4 单元网格的质量控制
• 3.2.5 车架静载荷的定义
• 3.3 单层车架的静态强度分析
• 3.3.1 静态强度评价指标
• 3.3.2 单层车架结构的静态强度分析
• 3.3.3 单/双层纵梁强度仿真数据对比
• 3.4 单层车架静态刚度分析
• 3.4.1 车架静态刚度的评价指标
• 3.4.2 弯曲刚度计算
• 3.4.3 扭转刚度的分析计算
• 3.5 本章小结
• 第4章 单层车架的优化设计
• 4.1 引言
• 4.2 Optistruct优化设计一般方法及优化步骤
• 4.2.1 优化设计的理论基础
• 4.2.2 优化变量的定义和计算
• 4.3 典型工况下强度验证
• 4.4 典型工况下刚度验证
• 4.5 优化前后性能数据对比
• 4.6 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢