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《太原理工大学》 2013年
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重型自卸车驱动桥壳优化设计

杨彦超  
【摘要】:自卸车因工作效率高而广泛应用于矿山、工程建筑工地等领域,在经济建设中起着重要作用。驱动桥壳负责自卸车整车的支撑和载荷的传递,使用工况十分恶劣,经常因承受冲击载荷与交变载荷而产生变形和断裂,因此应对驱动桥壳进行合理设计,使其静强度和疲劳强度满足要求。目前驱动桥壳设计大多是根据经验,在现有设计基础上简单增加厚度尺寸来保证其强度和刚度,这些方法趋于保守,造成重量不断增加,材料冗余严重。随着轻量化设计的发展,人们对驱动桥壳轻量化的要求也越来越高,降低驱动桥壳自重的同时还可以提高整车的平顺性和舒适性,可谓一举多得。 本文以TY-1型自卸车驱动桥壳为研究对象,应用有限元分析软件Hyper Works,从静态特性、动态特性、疲劳强度三个方面进行分析,综合应用拓扑优化和尺寸优化,对所选驱动桥壳进行轻量化设计,主要完成以下工作: 1)应用有限元分析方法,选择典型工况和组合工况对自卸车驱动桥壳进行静强度分析,分析结果表明该驱动桥壳虽满足设计要求,但局部材料冗余严重,为后续的结构优化提供理论基础。 2)对驱动桥壳进行了自由模态和约束模态分析,求得前8阶的固有频率和振型,结果显示该驱动桥壳不会与路面产生的激励发生共振现象。为进一步评价该驱动桥壳的振动特性,在此基础上进行了路面激励下的谐响应的分析,得到了在路面激励下的频率位移响应曲线,经过分析路面激励对桥壳振动性能的影响,确定了振动危害较大的频段和薄弱部位。 3)基于疲劳分析模块Radioss,进行了驱动桥壳的疲劳强度校核,得到了正弦载荷和路谱载荷作用下的疲劳寿命云图,危险部位的疲劳强度满足设计的相关要求。 4)基于变截面的设计理念,综合运用拓扑优化和尺寸优化方法进行了驱动桥壳的轻量化研究,实现了4.03%的轻量化,同时动态性能和疲劳强度也分别得到了不同程度的提高,表明改进措施是合理可行的。 轻量化设计带来的低成本、低消耗、低排放符合最优化设计理念,本文为寻求驱动桥壳的结构优化探索了一种方法,为以后其他车辆结构的优化设计提供参考。
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:U469.4;U463.218.5

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【参考文献】
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