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基于有限元分析的煤矿自卸车轻量化研究设计

石文伟  
【摘要】:随着我国货车过路计重收费制度的实施、汽车生产材料成本和国际油价的飙升、汽车尾气严重污染大气,而且以往设计生产的货车过于笨重、设计保守、自重太大等问题已经与现阶段货车用户及货运下游的用户形成明显的矛盾。基于此种矛盾的产生就迫切需要企业改进设计思路,尤其是对货车轻量化的改进。而对货车的轻量化主要集中在车架、副梁和车厢优化设计,这三者可占到货车轻量化的70%以上,所以这对研究货车轻量化有着实质性的意义。 本文首先以鄂尔多斯某特种车制造公司为课题依托,通过国内外的轻量化研究现状,结合当前国内背景知识阐述了本论文的研究意义。对轻量化的现状做了一些具体的介绍和讲解,而且详细特别的介绍了目前关于拓扑、形状和结构等方面的优化设计方法,针对本文我们将采用结构优化的方法对目前的研究对象进行计算。 根据企业提供的CAD图纸在Pro/E中建立方型车厢、U型车厢和副梁的几何模型,根据企业用车的实际工况为车厢和副梁选取恰当的约束条件和受力。本文首先对自卸车的车厢进行了有限元分析,通过对方型车厢和U型车厢在相同工况下应力的对比可以看出U型车厢无论从应力水平还是结构特点上都优于方型车厢,且经济性也很可观。其次本文对自卸车的副梁建模和有限元分析,通过应力云图的观察可以了解到副梁的轻量化空间较大,所以应用参数优化设计的方法将副梁的自重降到最低,且符合现实中的生产制造要求。 通过对货箱和副梁的轻量化设计,车辆降低1248.81kg,降幅可以达到13.61%,完全符合了企业委托的标准。本企业该车型年产量为500量,这样计算每年可节约624.4t钢材。按钢材市场Q345的价格4000元/吨计算,本车型每年为企业节省2497600元。


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