重型汽车车桥结构优化设计

发布时间：2017-06-19 22:02

  本文关键词：重型汽车车桥结构优化设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：重型汽车常常在复杂路面上行驶，而车桥作为重型汽车上重要组成零部件，不仅是承载件还是传力件，其受到各种复杂载荷的作用，安全可靠性尤为重要。对车桥强度分析研究的传统方法主要为试验和理论计算方法，但是传统方法往往具有设计保守性，，重复次数多等局限性。而有限元方法相比传统方法，拥有更短的研发周期，更少的研发成本。基于有限元优化理论，运用有限元优化软件进行拓扑优化，合理分布材料密度，在减低自身重量的同时提高相关性能。 本文以越野轮胎起重机前桥为研究对象，利用有限元方法对其进行强度分析和结构优化。主要包含以下内容： 1．在不考虑主销与桥壳、主销与转向节框配合间隙的前提下建立车桥有限元模型，并完成不平路面冲击工况、紧急制动工况、最大侧向力行驶工况、加速行驶工况四个典型工况的静强度分析。 2．分析出配合间隙量对主销应力的影响。 3．基于配合间隙对主销应力的影响，对主销进行结构改进，降低配合间隙对主销应力的灵敏度，同时降低主销应力值。 4．以体积分数、加工制造约束为约束条件，加权应变能为目标函数，对车桥桥壳进行拓扑优化，根据拓扑优化结果对车桥进行结构重新设计，并对其进行强度校核，结果表明改进后的结构在质量降低的同时还进一步降低了应力值。
【关键词】：车桥 间隙 强度分析 灵敏度 拓扑优化
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U469;U463
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 引言9-10
• 1.2 国内外研究现状10-16
• 1.2.1 汽车车桥有限元研究的发展现状10-12
• 1.2.2 公差配合有限元研究的发展现状12-14
• 1.2.3 结构优化研究的发展现状14-16
• 1.3 以往研究的不足之处16-17
• 1.4 研究主要内容和技术路线17-19
• 1.4.1 研究主要内容17
• 1.4.2 技术路线17-19
• 2 车桥有限元模型的建立19-29
• 2.1 有限元非线性理论19-22
• 2.1.1 材料非线性19-20
• 2.1.2 几何非线性20
• 2.1.3 边界条件非线性20-22
• 2.2 有限元软件简介22-25
• 2.2.1 HyperMesh 软件介绍22-23
• 2.2.2 Abaqus 软件介绍23-24
• 2.2.3 OptiStruct 软件介绍24-25
• 2.3 车桥有限元模型建立25-27
• 2.3.1 几何导入与几何清理25
• 2.3.2 材料参数25-26
• 2.3.3 网格划分26
• 2.3.4 赋予材料和单元属性26-27
• 2.4 本章小结27-29
• 3 车桥强度分析29-49
• 3.1 不考虑主销间隙量的车桥强度分析29-41
• 3.1.1 不平路面冲击工况29-32
• 3.1.1.1 不平路面冲击工况边界条件29-30
• 3.1.1.2 不平路面冲击工况计算结果30-32
• 3.1.2 紧急制动行驶工况32-35
• 3.1.2.1 紧急制动工况边界条件32-33
• 3.1.2.2 紧急制动工况计算结果33-35
• 3.1.3 最大侧向力行驶工况35-37
• 3.1.3.1 最大侧向力行驶工况边界条件35-36
• 3.1.3.2 最大侧向力行驶工况计算结果36-37
• 3.1.4 加速行驶工况37-41
• 3.1.4.1 加速行驶工况边界条件38-39
• 3.1.4.2 加速行驶工况计算结果39-41
• 3.2 考虑主销间隙量的主销最大侧向力工况强度分析41-48
• 3.2.1 基于不同间隙量的主销强度计算结果43-48
• 3.3 本章小结48-49
• 4 主销结构改进49-65
• 4.1 主销结构改进49-56
• 4.1.1 方案一49-54
• 4.1.1.1 方案一主销强度计算结果49-54
• 4.1.2 方案二54-56
• 4.1.2.1 方案二主销强度计算结果54-56
• 4.2 车桥强度校核56-64
• 4.2.1 不平路面冲击工况车桥强度校核57-58
• 4.2.2 紧急制动工况车桥强度校核58-60
• 4.2.3 最大侧向力行驶工况车桥强度校核60-62
• 4.2.4 加速行驶工况车桥强度校核62-64
• 4.3 本章小结64-65
• 5 车桥桥壳拓扑优化设计65-79
• 5.1 拓扑优化方法65-66
• 5.2 建立拓扑优化模型66-68
• 5.2.1 设计空间66-67
• 5.2.2 设计变量67
• 5.2.3 约束条件67-68
• 5.2.4 目标函数68
• 5.2.5 优化控制参数设置68
• 5.3 拓扑优化计算结果68-70
• 5.4 建立优化后桥壳几何模型70
• 5.5 强度校核70-77
• 5.5.1 不平路面冲击工况强度校核70-72
• 5.5.2 紧急制动工况强度校核72-73
• 5.5.3 最大侧向力行驶工况强度校核73-75
• 5.5.4 加速行驶工况强度校核75-77
• 5.6 拓扑优化前后车桥性能对比77-78
• 5.6.1 质量对比77
• 5.6.2 强度计算结果对比77-78
• 5.7 本章小结78-79
• 6 结论与展望79-81
• 6.1 总结79-80
• 6.2 下一步的工作80-81
• 致谢81-83
• 参考文献83-87
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果附录87

【参考文献】

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本文编号：463843