電動輪礦用車車架有限元分析及輕量化設(shè)計.pdf

1、本文以國內(nèi)某定點電動輪礦用自卸車生產(chǎn)企業(yè)的某型號礦用車車架為研究對象，理論聯(lián)系實際，對車架進行了靜力學和動力學的計算分析。計算結(jié)果表明車架的靜態(tài)力學性能和動態(tài)特性都是滿足要求的，但是車架的后端梁部位在彎扭工況下存在局部應(yīng)力過大的問題。通過對車架后端梁部位進行結(jié)構(gòu)的改進，有效地降低了該部位的應(yīng)力水平。最后，在保證車架滿足強度要求的前提下進行了車架輕量化設(shè)計。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)利用HyperMesh軟件建立了該礦用車車架的

2、等效有限元模型。建立車架的有限元模型時采用了板殼單元來模擬車架鋼板構(gòu)件，采用了實體單元來模擬車架的實體構(gòu)件，采用彈簧單元來模擬車架的懸架系統(tǒng)，采用了質(zhì)量單元來模擬車架上各部件及貨物的質(zhì)量，最后建立了一個完整的礦用車車架有限元模型，為后續(xù)的靜動力學分析打下了基礎(chǔ)。
　　(2)利用RADIOSS求解器對車架進行了靜力學分析。主要對車架的靜強度、五種典型工況下的動強度、彎曲剛度、扭轉(zhuǎn)剛度進行了計算和分析。分析結(jié)果為后續(xù)的結(jié)構(gòu)改進及輕量化

3、設(shè)計提供了依據(jù)。
　　(3)進行了車架的動態(tài)特性分析。首先對車架的自由模態(tài)進行了計算，求解了車架前100Hz的所有振型，并對各階振型的特點作了描述。最后，對路面激勵、發(fā)動機激勵和電動機激勵對車架動態(tài)特性的影響進行了計算分析，并對車架的動態(tài)特性作出了評價。
　　(4)進行了車架的局部結(jié)構(gòu)改進和車架的輕量化設(shè)計。首先對車架在極限扭轉(zhuǎn)工況下后端梁和縱梁連接處產(chǎn)生應(yīng)力集中的原因進行了分析，分析發(fā)現(xiàn)該部位出現(xiàn)應(yīng)力集中的原因是由于后端梁

4、和縱梁連接處存在著結(jié)構(gòu)剛度突變導致的，據(jù)此對車架后端梁內(nèi)部支撐板進行了結(jié)構(gòu)改進，有效地解決了該部位應(yīng)力集中的問題。然后在滿足車架強度要求的前提下，利用OptiStruct軟件結(jié)合尺寸優(yōu)化理論實行了車架的輕量化設(shè)計，經(jīng)優(yōu)化參數(shù)圓整后車架的質(zhì)量減輕了8.1％。優(yōu)化后的車架校核結(jié)果表明:輕量化后的車架能夠滿足使用條件的強度要求。
　　本文的研究不僅解決了該電動輪礦用車后端梁部位應(yīng)力集中的問題，同時還為該型礦用車的輕量化設(shè)計提供了一定的參