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DL4100型半挂牵引车车架强度分析与优化

作　者: 古迎春
导　师: 韩振南
学　校: 太原理工大学
专　业: 车辆工程
关键词: 半挂牵引车车架有限元强度分析模态分析优化设计
分类号: U463.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

半挂牵引车是一种高效、快捷的运输车辆。随着经济的高速发展,半挂牵引车在长途货运中扮演着越来越重要的角色,因此其可靠性不断受到人们的高度重视。车架是半挂牵引车的重要组成部分,承受着来自车内外各种复杂多变的载荷,其强度直接关系到整车的正常工作和安全性。另外,为顺应节能环保的时代潮流,如何在保证车架满足强度要求的前提下使质量最轻也是人们不断追求的目标。为了解决车架的破坏及轻量化问题,以DL4100型半挂牵引车车架为研究对象,利用有限元理论,借助ANSYS软件,对其在静态强度、模态、改进及优化设计方面进行了深入的分析研究,主要内容分为以下3个部分：1)由模拟车架各构件连接方式的不同,建立了车架两种有限元模型——考虑铆钉或螺栓连接时的车架有限元模型I和忽略铆钉或螺栓连接时的车架有限元模型II,并对该车悬架系统进行了模拟。通过对比分析两种模型在弯曲、弯扭、制动和转向4种工况下的计算结果,对铆钉或螺栓连接模拟方式的可靠性提出质疑,得出车架最大应力值为397.405 MPa,已超过材料最大屈服强度355 MPa,并找出了车架的薄弱部位。另外,对车架进行了模态分析,分析结果表明其动态特性良好,基本满足车架的设计要求。2)根据车架强度分析结果,对车架进行了相应的改进,改进后的车架的最大应力值为270.882 MPa,满足了强度要求。然后,对改进后的车架又重新进行了模态分析,分析结果表明其动态特性比改进前得到了一定的提升,进一步说明了车架改进的可行性。3)对车架右纵梁进行参数化建模,利用优化设计原理,以厚度为设计变量,以最大应力为状态变量,以单元总体积为目标函数,采用一阶方法对右纵梁进行优化。优化后车架右纵梁的最大应力为188.33 MPa,右纵梁的质量由初始的257.6Kg变为优化后的171.7Kg,初步达到了轻量化的目的。

DL4100型半挂牵引车车架强度分析与优化

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