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三纵列液压模块式组合挂车装载问题分析及轻量化设计

刘兴敏  
【摘要】:本文首先介绍了课题的研究背景,然后详细分析了国内外液压模块组合挂车的研究概况和应用现状,在充分分析组合挂车的结构特征和技术特点的基础上,结合企业的实际需求,确定了本课题的研究目的和意义,并制定了课题研究的主要内容和总体研究方案。 本文研究了在安全装载条件下,三纵列液压模块式组合挂车不同级别装载载荷对应的安全装载区域,推导得到了安全装载区域的通用计算公式,并利用推导得到的计算公式,计算了该企业生产的典型三纵列液压模块式组合挂车不同级别装载载荷对应的安全装载区域,绘制了相应安全装载区域图。 对在一定横向倾角的路面上的三纵列液压模块式组合挂车的侧倾稳定性进行了研究分析,分别推导了面向侧翻和面向爆胎的稳定性的通用计算公式,得到装载量、货物质心高度与路面横向倾角三者之间的关系式。同样,套用推导得到的公式计算典型车辆的侧倾稳定性,并绘制侧倾稳定性的图线,从而更好的指导典型车辆的实际运输装载。 接下来选取典型三纵列液压模块组合挂车的车架作为优化设计的研究对象,首先进行了典型车辆的有限元分析建模研究,本文打破了传统建模方式,提出了一种新的链式平衡杆系结构,它能很好的模拟组合挂车的液压悬挂系统的功能,这种建模方法在国内还未见相关报道。在此基础上,对典型车辆的车架进行了有限元分析计算,确定原车架的结构刚度和刚度是否满足要求。 研究结构优化的设计方案,选取拓扑优化轻量化设计方法,对典型车辆的车架进行优化设计计算,然后根据一定的原则对拓扑优化的结果进行可制造化处理,得到外形尺寸规范的结构设计方案,接着重新建立轻量化的车架有限元模型,并对轻量化的车架结构进行有限元计算分析,检验是否符合设计要求,保证车辆主体承载能力不降低的情况下,车身重量大大减轻。 本课题的研究成果帮助企业解决了实际问题,也为同类车型相关方面的研发提供了有益的研究方法和技术参考,有助于推进国内液压模块式组合挂车的自主研发进程,同时也提高了企业的自主研发能力和在同行业中的市场竞争力。


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