面向汽车打包机轻量化设计的结构分析与优化

发布时间：2017-04-22 17:58

  本文关键词：面向汽车打包机轻量化设计的结构分析与优化，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着报废汽车回收拆解行业的快速发展,企业对后处理设备汽车打包机的要求也越来越高。现有的汽车打包机的设计主要以经验设计为主,对产品结构优化、轻量化设计方面的考虑不多,产品存在结构不合理、重量过重等问题。本研究课题来源于江苏华宏科技股份有限公司合作项目,旨在通过对汽车打包机结构进行分析与优化,实现轻量化,从而降低成本、减少油耗,最终节约资源与能源。本文以HJB-250型汽车打包机为研究对象,利用有限元分析技术对其进行静态特性分析,并在此基础上对打包机进行以减重为目的的结构优化研究。主要研究内容分为以下几个部分:1.根据汽车打包机的二维图纸,利用SIEMENS NX软件建立实体模型,为有限元分析模型的建立提供了必要条件。2.建立汽车打包机主要工作部件的有限元模型,针对部件的不同,分多种工况或单一工况进行有限元分析,得出结构的位移和应力分布。3.对箱体和主压头结构不合理部位进行结构改进,运用结构优化的理论和方法,对门盖、推包头以及改进后的箱体和主压头进行了形状和尺寸优化,使其在满足强度和刚度要求的前提下,尽可能地减轻重量。4.对优化后的结构进行验证分析,对比优化前后的特性变化。结果表明,通过本文的研究,设备不仅强度和刚度有了不同程度的提高,同时重量减轻6310 kg(约14.3%自重),节约了原材料成本,能够为企业增加效益,具有实际应用价值。
【关键词】：汽车打包机 轻量化 有限元分析 结构优化 SIEMENS NX
【学位授予单位】：江苏理工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X734.2;TH122
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 课题研究背景8
• 1.2 国内外研究现状8-11
• 1.2.1 打包机的国内外研究现状8-9
• 1.2.2 轻量化的国内外研究现状9-11
• 1.3 研究目的及意义11-12
• 1.4 主要研究内容与技术路线12-13
• 1.4.1 研究内容12
• 1.4.2 技术路线12-13
• 1.5 本章小结13-14
• 第二章 汽车打包机简介及其建模14-24
• 2.1 汽车打包机14-16
• 2.1.1 汽车打包机结构简介14-16
• 2.1.2 工作情况简介16
• 2.2 汽车打包机几何模型的建立16-18
• 2.2.1 几何建模技术与软件概述16-17
• 2.2.2 汽车打包机几何模型的建立与简化17-18
• 2.3 汽车打包机有限元模型的建立18-22
• 2.3.1 模型的简化18-19
• 2.3.2 设置材料属性19-20
• 2.3.3 划分网格20-22
• 2.4 优化设计的数学模型22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 汽车打包机结构分析24-38
• 3.1 有限元结构分析简介24-26
• 3.1.1 有限元法的基本理论24
• 3.1.2 有限元分析的基本步骤24-26
• 3.2 结构分析评价标准26-27
• 3.2.1 汽车打包机强度评价指标26
• 3.2.2 汽车打包机刚度评价指标26-27
• 3.3 箱体的结构分析27-32
• 3.3.1 计算工况的选择27
• 3.3.2 边界条件的确定27-30
• 3.3.3 箱体结构分析结果30-32
• 3.4 门盖有限元分析32-35
• 3.4.1 门盖-汽车接触模型的建立32-33
• 3.4.2 边界条件确定与载荷施加33-34
• 3.4.3 计算求解与结果分析34-35
• 3.5 主压头和推包头的结构分析35-37
• 3.5.1 主压头的结构分析35-37
• 3.5.2 推包头的结构分析37
• 3.6 本章小结37-38
• 第四章 汽车打包机的结构改进与轻量化设计38-58
• 4.1 优化设计方法38-40
• 4.1.1 拓扑优化方法39
• 4.1.2 形状优化方法39-40
• 4.1.3 尺寸优化方法40
• 4.1.4 形貌优化40
• 4.1.5 SIEMENS NX中结构优化功能简介40
• 4.2 箱体结构改进与优化40-48
• 4.2.1 箱体结构改进设计41-43
• 4.2.2 箱体结构形状优化计算分析43-44
• 4.2.3 箱体结构尺寸加形状综合优化计算分析44-48
• 4.2.4 优化结构验证48
• 4.3 基于形状和尺寸优化的门盖结构优化48-52
• 4.3.1 门盖结构形状优化设计49-50
• 4.3.2 门盖筋板厚度灵敏度分析50-51
• 4.3.3 门盖结构尺寸优化51-52
• 4.4 主压头结构的轻量化设计52-55
• 4.4.1 主压头结构拓扑优化计算分析52-53
• 4.4.2 主压头结构尺寸加拓扑综合优化计算53-54
• 4.4.3 优化验证54-55
• 4.5 基于尺寸优化的推包头结构优化55-56
• 4.5.1 优化方法的确定55
• 4.5.2 优化方案的确定55-56
• 4.6 优化前后对比分析56
• 4.7 本章小结56-58
• 第五章 总结与展望58-59
• 5.1 总结58
• 5.2 展望58-59
• 参考文献59-62
• 攻读学位期间研究成果62-63
• 致谢63

【参考文献】

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本文编号：320918