铰接履带车车体结构的强度分析及轻量化设计

发布时间：2020-09-22 11:49

　　 铰接履带车具有优异的全地形通过能力,它不仅能够在雪地、沙漠、沼泽、丛林、山地等非公路地形行驶,它还能够通过壕沟、河流等极端恶劣地形。目前,国内詹阳动力重工有限公司和哈尔滨第一机械集团有限公司已经研发出成熟的铰接履带车产品,它们所生产的铰接履带车已被广泛应用于抢险救灾、物资输送、森林防火等领域,在国民经济建设中发挥着重要的作用。车体结构作为铰接履带车的重要组成部分,它与驾驶室及货厢、动力总成、传动系统、行走系统、液压系统等关系密切。因此确保车体结构的强度安全至关重要,这直接关系到铰接履带车整车的安全性、动力性、舒适性、操控性等主要性能指标。本文以某型全地形铰接履带车为研究对象,主要采用基于Pro/E的3D建模技术、基于HyperMesh与ANSYS的有限元联合仿真技术对车体结构的强度问题和轻量化问题展开研究,这对提高整车的使用寿命以及降低制造成本具有指导作用。首先本文简要介绍了某型全地形铰接履带车的结构组成,建立了基于Pro/E技术的车体结构3D模型;对车体结构的受力情况做了理论分析,并提出了用截断履带法对车体结构的受力情况做进一步简化,从而解决了行走系统有限元建模的难题;对车体结构承受的主要载荷进行了理论计算,包括履带张紧力、转向油缸力和俯仰油缸力,这为车体结构的强度分析和轻量化设计奠定基础。然后通过对车体结构本身以及其它系统进行简化处理和网格划分,建立了基于HyperMesh与ANSYS技术的车体结构有限元模型;通过实地调研设计了9种典型工况来模拟复杂地形条件下车体结构的受力情况,并对车体结构在这些工况下基于ANSYS软件如何进行约束和加载做了详细说明。之后通过对车体结构进行多工况有限元分析,得出车体结构强度满足使用要求,以及车体结构的三角桁架、纵横梁、底侧板、前后甲板等区域应力较小的结论。最后从结构优化角度出发,基于HyperMesh与ANSYS技术对车体结构主体及其附属构件进行了轻量化设计,设计过程采用质量评价指标。在优化过程中,使用APDL语言建立了每一种工况的边界条件命令文件、求解控制命令文件以及后处理命令文件,有效保证了车体结构多工况有限元分析的准确性。在满足强度安全以及使用功能前提下,经过多次优化最终确定了车体结构的轻量化方案,该方案使得车体结构减轻质量426kg,减重比例达22.5%,轻量化效果显著。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U469.694
【部分图文】：

芬兰西苏公司生产的 NA-140，俄罗斯国防出口公司销售科技动力公司生产的 野马 全地形车[8]。北欧斯堪的纳维亚半岛的东部，境内湖泊、沼泽较多，部分隆公司从上世纪 70 年代开始研究 Bv206 型铰接履带车，用来的 Bv202 型履带式雪地车[9-10]。由于 Bv206 在雪地和沼泽地性，备受瑞典军方青睐，所以 Bv206 于 1981 年开始装备陆生产的 Bv206 改进车型，车身采用全焊接钢制装甲层，可抵碎片袭击。Bv206S 是一种小型两栖车辆，车重 10t，车宽 1.8它既可以搭载到任何有尾门的运输机上空运，也可以搭载到1]。Bv206S 最大续航里程 300 km，最高车速 55 km/h，水中最高格隆公司于本世纪初研发出的全新防护型铰接履带车，也被称于两栖突击以及登录作战。

图 1.2 芬兰 NA-140 型铰接履带车大陆，与加拿大、格陵兰、冰岛、瑞典等国圈，气候条件极端恶劣，为了满足这种环境代开始研究 骑士 系列铰接履带车。堪称铰接履带车诞生于上世纪 80 年代，用于输送武斯以 DT-10P 和 DT-30P 型为基础，相继研发

图 1.3 俄罗斯 DT-10P 型铰接履带车 STK 公司于 1995 年开始研究 野马 铰接履带车，并于 2001]。 野马 与 Bv 系列铰接履带车相比，一方面它的改装能力改装成各种专业特种车辆，用于工程抢险或者物资输送；另一能力、舒适度等方面的性能也更加优越，比如行走系统采用无过程中噪音。该车同样具备两栖功能，可以通过深 1.2m 的水带车重 15t，最大续航里程 180km，最高车速 60 km/h，水中最高

【参考文献】

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本文编号：2824344