毕业论文网
本论文为您写结构优化毕业论文范文和职称论文提供相关论文参考文献，可免费下载。
某型井下人员运输车的车架强度分析与结构优化
摘 要： 对此例运输车车架进行强度分析,然后根得出的数据并对其结构进行优化改进.本项目基于有限元软件Hypermesh 及ABAQUS 对车架满载加速工况下的强度/ 刚度进行了分析,并根据分析结果,提出了车架的优化改进方案,供车辆实际生产时参考.
关键词：车架强度分析；满载加速；结构优化
1 引言
车架是非承载式车身的主要承载部件,整车的绝大多数总成都安装在车架上.如果车架的强度不足,可能会造成车架断裂的严重安全事故.如果车架刚度不足,车上的零部件可能会因为车架过大的变形而破坏.这些情况都会严重的影响整车的使用寿命.因此,必须在设计阶段对多工况下车架的强度、刚度进行分析,确定其刚度/强度满足行驶要求.
2 车架受载及工况分析
汽车行驶在各种道路上的典型工况一般是按其载荷形式来分,其中车架所受到的主要载荷有：弯曲载荷、扭转载荷、侧向载荷和纵向载荷四种.弯曲载荷主要是汽车在正常行驶中,由车身、车载总成、乘员和货物等总成在重力作用下产生的；扭转载荷产生是由于不平路面对车架造成的非对称支承,可以采用汽车静态时可能产生的最大扭矩.纵向载荷的产生主要是汽车在加速、制动时的车上质量惯性力而产生的.侧向载荷主要是由于汽车在转向时的离心力作用而产生的.
3 车架强度计算结果及分析
根据数据,将车架上各主要总成的质量及乘员质量通过ABAQUS中的mass质量块加在各总成的质心处,并将其与车架相应的装点进行连接.此车架采用常用的车架材料Q460,其屈服极限为460MPa.
4 满载加速
根据其要求,满载加速工况的纵向加速度为0.2g,且考虑到路面不平等其它因素,取垂向加速度为1.2g.约束两个前轮轮心的侧向、垂向的平动自由度,以及横摆、侧倾的转动自由度；约束两个后轮轮心三个方向的平动自由度,以及横摆、侧倾的转动自由度.
以下为此工况下, 车架的m i s e s 应力结果.
从图1 车架应力图可以看出, 当车以0.2g的加速度加速时,车架的最大应力为286.9MPa,最大应力位于电动机安装结构件与车辆纵梁连接处.在这些连接处容易产生应力集中,在车架后续优化设计时需要对这些连接处进行加强处理.
从图3 大于180MPa的应力图中可以看出, 副车架上减振器上点安装座结构处应力也较大, 在后续也需要该构件进行优化.
5 优化后推的计算结果5.1 结构优化方案
根据以上各工况分析结果,车架需要改进的地方有：
（1）减速机以及电动机安装构件和车架纵梁的连接处存在应力集中的现象,需要加强；
（2）副车架上减振器上点安装座结构需要加强；
（3）后座椅处下方的横梁以及该横梁与车架纵梁的连接部位需要加强.本项目初步的优化方案为：
（1）将副车架中各构件的厚度增加到8mm；
（2）将减速机以及电动机安装支架的上部封闭,并在电动机与减速机安装构件与车架纵梁的连接处通过焊接一块5mm的板来进行局部加强,消除应力集中的现象；
优化后的模型如图5-1所示.为了验证优化结果的可行性.对第4部分所述的各工况进行再分析,并将分析结果进行简要对比.5.2 满载加速从图6可以看出,此时车架的最大应力为155.1MPa,对比优化前车辆满载加速时的计算结果,可以得出,优化后的车架,最大应力由原来286.9MPa下降到155.1MPa,最大应力位于车架右边纵梁中间部分与前部分的过渡区域,这主要是由于在有限元前处理过程中,简化了该处的倒角,计算时在该处容易
产生应力集中.当采用Q460材料时,车架静强度及疲劳强度均满足行驶要求.
6 结论及建议
根据以上分析,有以下几点结论和建议供参考：
（1）建议车架材料选用Q460钢材,可以满足车架的静强度及疲劳强度的要求.
（2）车架优化方案如下：①将下图副车架中的各构件的厚度由原来的5mm增加为8mm；②将减速机以及电动机安装支架的上部封闭,并在电动机与减速机安装构件与车架纵梁的连接处通过焊接一块5mm的板来进行局部加强,消除应力集中的现象；优化后的模型下图所示.
（3）优化前后,车架各工况最大应力对比如表1所示：
最大应力处在模型中的位置如下图标记：
（4）由于此型车为中置后驱车,因此,应避免后轮悬空导致失去动力,在满载行驶时,也可因此造成整车失稳.且在右后轮悬空并垂向过载1.1g的最恶劣工况下,车架最大应力也未超过Q460的屈服极限460MPa.加上上部车身结构对车架有加强作用,从工程经验来讲,车身部分可以分担20-30%左右载荷,尤其是在车架发生扭转时,车身的作用更加明显.保守估计也可减少车架应力20%.因此,可认为：本项目所设计的车架在以上行驶工况时,其强度符合要求.
结构优化论文范文结:
关于结构优化方面的的相关大学硕士和相关本科毕业论文以及相关结构优化论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料下载。
1、建筑结构期刊
2、论文基本结构
3、资本结构分析论文
4、建筑结构论文
5、论文结构
6、毕业论文结构