礦用自卸車(chē)車(chē)架有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、隨著煤炭以及非金屬開(kāi)采行業(yè)日益發(fā)展，礦用自卸車(chē)的市場(chǎng)需求率不斷增大，礦用自卸車(chē)的車(chē)架承擔(dān)著動(dòng)力總成、駕駛室、車(chē)廂、貨物、油箱等主要重量，又因其使用的場(chǎng)所和路況極為惡劣，使得車(chē)架結(jié)構(gòu)在自卸車(chē)設(shè)計(jì)中尤為關(guān)鍵,某款礦用自卸車(chē)車(chē)架在使用過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)縱梁與橫梁連接處開(kāi)裂情況，本文針對(duì)該款車(chē)架進(jìn)行有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　根據(jù)原車(chē)架二維圖紙，利用三維軟件SolidWorks建立原車(chē)架三維模型，利用有限元仿真軟件Ansys Workbenc

2、h對(duì)原車(chē)架進(jìn)行前處理，對(duì)原車(chē)架模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，定義其材料特性，按照車(chē)架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)劃分網(wǎng)格，對(duì)原車(chē)架進(jìn)行彎曲工況、彎扭工況、過(guò)減速帶工況、制動(dòng)工況的分析，通過(guò)穩(wěn)態(tài)力學(xué)分析結(jié)果，找出原車(chē)架縱梁與橫梁連接處易斷裂的原因。
　　提出新車(chē)架方案并建立新車(chē)架模型，對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)態(tài)靜力學(xué)分析，在穩(wěn)態(tài)靜力學(xué)分析中，使用的工況與原車(chē)架相同，加載的載荷也與原車(chē)架相同。分析結(jié)果顯示，原車(chē)架在彎扭工況中縱梁與橫梁連接處的最大應(yīng)力為241.77MPa，已經(jīng)超過(guò)了材

3、料的許用強(qiáng)度240Mpa，而新車(chē)架對(duì)該處結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)后，該處的在該工況下的最大應(yīng)力為156.66MPa，滿足材料應(yīng)力要求。在結(jié)構(gòu)的剛度方面，新車(chē)架的剛度表現(xiàn)較原車(chē)架也有明顯提升。通過(guò)穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)分析可以看出，新車(chē)架在受力方面確實(shí)優(yōu)于原車(chē)架。
　　對(duì)車(chē)架進(jìn)行模態(tài)分析，得出原車(chē)架與新車(chē)架在自由狀態(tài)下的固有頻率和振型特征，并將其固有頻率與車(chē)架在怠速行駛和正常行駛時(shí)的頻率進(jìn)行對(duì)比，分析得出新車(chē)架與原車(chē)架的模態(tài)結(jié)果變化不大，局部的調(diào)整并不會(huì)對(duì)

4、整體的振動(dòng)性能造成較大的影響。
　　對(duì)原車(chē)架及新架進(jìn)行瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析，分析原車(chē)架和新車(chē)架在通過(guò)凸起時(shí)變形和應(yīng)力隨時(shí)間的變化情況，新車(chē)架在強(qiáng)度和剛度上較原車(chē)架均有提升，可見(jiàn)新車(chē)架結(jié)構(gòu)可以有效降低車(chē)架斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。
　　對(duì)新車(chē)架方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用Solidworks與Ansys Workbench對(duì)新車(chē)架方案進(jìn)行參數(shù)化建模，將新車(chē)架橫梁的內(nèi)外徑與加強(qiáng)板的內(nèi)徑作為設(shè)計(jì)變量，將車(chē)架的強(qiáng)度、剛度、質(zhì)量作為目標(biāo)變量。經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的車(chē)架