半挂牵引车牵引座结构优化设计研究

发布时间：2017-09-07 04:00

  本文关键词：半挂牵引车牵引座结构优化设计研究

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【摘要】：随着我国公路运输业的蓬勃发展,半挂牵引车作为当前物流运输中的主要车型得到了越来越多的重视。牵引座作为半挂牵引车上的关键构件,不仅起着联接牵引车和半挂车的作用,还承受车辆多种运行工况下的各种冲击载荷。随着半挂牵引车的运营速度不断提高,牵引座所承受的动态载荷也不断增加。为了节能降耗及提高企业竞争力,对牵引座的结构进行优化设计研究,具有非常重要的理论和实际意义。首先,以QD9020牵引座为研究对象,依照其尺寸参数,在CREO软件中建立三维实体模型,适度简化后导入ANSYS中创建牵引座的有限元模型。在受压、制动、受拉三种工况下对牵引座进行强度、刚度计算,根据分析得到的应力、应变情况验证牵引座是否满足相关要求。根据动力学理论,对牵引座结构进行约束模态分析,并得到前10阶的固有频率和振型,判断牵引座是否会发生共振现象。然后结合我国实际路况,通过MATLAB与ADAMS的联合仿真得到牵引座在C级路面激励下所承受的载荷谱,并将其施加在结构上表面,进行时间历程分析。研究结果表明,牵引座结构的静动态性能均符合相关标准,并且结构质量冗余严重,优化空间较大。依据静动态分析结果,对牵引座建立了以质量和一阶固有频率为目标函数的多目标优化数学模型,并应用分层序列法对其进行尺寸优化设计。最终得到牵引座的最优解,并对优化后的牵引座的静动态性能进行验证。以ANSYS n Code Designlife为平台,结合牵引座在车辆运输过程中的实际受载情况,利用名义应力法对优化后的牵引座结构进行疲劳分析,验证其疲劳可靠性。分析结果表明,在满足约束条件下,优化圆整后的牵引座结构质量下降了48.74 Kg,一阶固有频率提升了4.2Hz,达到了轻量化和安全性的统一。
【关键词】：ANSYS 牵引座 有限元 优化设计 疲劳寿命分析
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.53
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 牵引座结构简介和工作原理11-12
• 1.2.1 牵引座结构简介11-12
• 1.2.2 牵引座工作原理12
• 1.3 国内外牵引座发展状况及研究现状12-14
• 1.3.1 国内研究现状12-13
• 1.3.2 国外研究现状13-14
• 1.4 课题研究内容14-15
• 1.5 本章小结15-16
• 第2章 半挂牵引车牵引座有限元建模16-21
• 2.1 有限元法基本思想16-17
• 2.2 牵引座结构有限元模型的建立17-19
• 2.2.1 牵引座三维实体模型的建立17
• 2.2.2 有限单元选择17-18
• 2.2.3 有限元网格的划分18-19
• 2.2.4 边界条件的施加19
• 2.3 本章小结19-21
• 第3章 半挂牵引车牵引座有限元静态分析21-28
• 3.1 静力学分析基本理论21-22
• 3.2 三种典型工况分析22-27
• 3.2.1 受压工况22-24
• 3.2.2 制动工况24-25
• 3.2.3 受拉工况25-27
• 3.3 本章小结27-28
• 第4章 半挂牵引车牵引座有限元模态分析28-35
• 4.1 模态分析理论28-29
• 4.2 模态的提取方法29
• 4.3 牵引座模态分析前处理29-30
• 4.4 模态分析结果30-34
• 4.5 本章小结34-35
• 第5章 牵引座在路面激励作用下的结构强度分析35-46
• 5.1 路面随机激励时域模型35-38
• 5.2 路面激励作用下牵引座结构强度分析38-45
• 5.3 本章小结45-46
• 第6章 半挂牵引车牵引座多目标优化设计46-60
• 6.1 多目标优化的理论与方法46-48
• 6.1.1 约束法46-47
• 6.1.2 分层序列法47-48
• 6.1.3 统一目标法48
• 6.1.4 其他算法48
• 6.2 牵引座优化设计方案48-51
• 6.2.1 牵引座的结构参数化建模49
• 6.2.2 牵引座优化问题数学模型49-51
• 6.3 优化结果及分析51-55
• 6.4 优化后牵引座静态结构强度分析55-57
• 6.5 优化后牵引座瞬态动力学分析57-59
• 6.6 本章小结59-60
• 第7章 半挂牵引车牵引座疲劳寿命分析60-70
• 7.1 疲劳累积损伤理论60-61
• 7.2 疲劳寿命分析方法61
• 7.3 材料的S-N曲线61-64
• 7.4 平均应力纠正法64
• 7.5 优化后牵引座的疲劳寿命计算64-68
• 7.6 本章小结68-70
• 结论70-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-76
• 导师简介76-77
• 作者简介77-78
• 学位论文数据集78

【参考文献】

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本文编号：807269