自卸车车体轻量化设计

发布时间：2020-05-03 17:37

【摘要】：随着人们环保意识的逐渐增强,对于自卸车节能减排的要求越来越高。为了满足顾客要求,汽车企业将轻量化设计作为核心技术。目前自卸车轻量化设计多只对单一结构进行优化,本文对车厢与车架同时进行轻量化研究。借助有限元分析软件对某型号自卸车进行车厢与车架仿真分析与优化设计,主要内容如下:(1)建立自卸车车厢模型并对不同工况进行仿真分析。选用SolidWorks对某型号自卸车进行车厢建模,采用ANSYS Workbench对车厢静、动态工况进行了有限元分析,得出车厢各工况下的应力分布与变形云图。根据分析出的结果对车厢的强度、刚度综合评估,得出自卸车车厢满足正常工作要求。仿真的结果为车厢优化设计提供了参考。(2)自卸车车架仿真和疲劳寿命分析。首先,建模后选择对车架损害程度较大的两种工况进行仿真分析,由仿真结果知强度、刚度均满足正常工作要求。其次,对车架进行了模态分析,得出一阶固有频率为14.5Hz,低于外部激励。最后,为保证车架具有一定的抗疲劳特性,采用nCode Design-Life对车架进行了疲劳寿命验证。根据疲劳寿命云图知疲劳寿命最小为3.0?10~6次,符合安全寿命10~5要求。为后期对自卸车车架优化设计,提供比较的依据。(3)车厢轻量化设计。针对自卸车车厢进行结构优化,选用U形截面车厢,同时对优化后的车厢进行静态与动态工况分析,得出了强度、刚度均满足工作要求。最后,对优化后的车厢进行谐响应分析,得出一阶固有频率高于外部激励。优化后车厢静态、动态性能均满足工作要求。(4)车架轻量化设计。选用两种方案对车架进行优化设计。方案一:选用新型材料高强度钢A610L,根据薄壳理论对原车架板厚进行优化处理;方案二:采用变密度法对车架进行拓扑优化。根据优化结果对车架重新建模,并在不同工况对其进行了仿真分析,得出优化后车架强度、刚度均满足设计要求。此外,完成了车架的谐响应分析,得出优化后车架的一阶频率为27Hz,与优化前相比提高了46.34%。最后,对车架进行疲劳寿命分析,得出优化后车架寿命为2.083?10~6次,比优化前寿命减少了30.57%。本文对自卸车进行整体建模,并采用多种方法对车体优化设计。保证自卸车在正常工作的基础上,满足寿命要求,同时,达到降低车体重量的目的。自卸车车厢、车架轻量化后,质量分别降低了8.397%、9.465%,优化结果显著。本文的研究结果能有效减轻自卸车自重,提高运载能力,也解决了尾气排放量大,燃料利用率低等问题。对后期进行自卸车轻量化的研究具有一定的参考价值。
【图文】：

能源消耗,占比

意义于道路安全保护条例的逐渐完善及人控制越趋于严格，汽车的轻量化设计可的承载能力[1]。为了提高汽车动力，量化设计[2]。称重收费的力度加大和着巨大的挑战。2014 年 12 月 1 日，汽车的自重不得高于公告中规定车型及的车辆类型包括载客车、半挂车、规定的推出，对于依靠超载盈利的自对于重型汽车进行称重收费政策，更业的快速发展，行业内的竞争更为激最大化。为了使企业快速发展并适应研究。同时全球不可再生能源消耗速量消耗占比如图 1-1 所示。

结构图,自卸车,结构图

轻量化也是汽车行业发展的必然趋势[6]。自卸车的佳方式，，主要通过降低车厢及车架的重量，促使自卸车的的经济效益，同时可减少尾气的排放量。由于汽车市场的竞的增长，为了降低成本，提高汽车的载货重量，可以降低是企业发展的必然趋势，同时也是汽车企业应尽的社会责任用广泛，多用于建筑、煤矿、水利水电及港口等地区，自车厢及车架作为卡车的主要承载和装配基体，其主要支撑受车体本身外载荷及各种力与力矩，故车体须具有足够的度和刚度的前提下，降低车身自重、提高运输的载荷量是然趋势。自卸车的轻量化是把双刃剑，如何均衡利弊是轻自卸车轻量化设计降低车体自重，提高汽车的动力性，减，有利于企业增加效益并且绿色环保；另一方面减少车身度降低，从而会影响车辆的使用寿命。自卸车车体轻量化保证自卸车的安全性能及企业的生产利益最大化。因此自企业研究设计的热门方向。
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH22

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