矿用自卸车车厢优化设计

【摘要】车厢作为矿用自卸车的重要部件，其刚度和强度等性能直接关乎整车的各项性能和使用寿命，车厢的结构设计尤为重要，车厢的轻量化设计对整车的动力性和燃油经济性等性能有很大的影响。本文将多刚体动力学和有限元分析相结合，对矿用自卸车车厢模型进行结构的设计和优化。基于多刚体动力学仿真分析，得出车厢几种典型极限工况的加速度，并将得到的数据以载荷的形势加载到车厢的有限元模型当中，进行刚度和强度的分析，检验车厢的结构设计是否安全合理。根据矿用自卸车的三维模型参数值等，建立整车模型得到几个典型工况下的加速度值。将初始设计的车厢模型进行网格划分，施加约束和载荷并建立载荷步，分析了车厢的几种极限工况下的应力和应变值，在极限工况下车厢的应力值超过了材料的屈服极限，必须对车厢的部分结构进行加固设计，以改善车厢的整体性能。将原始的车厢模型受力较大的部位进行加固，受力较小的部分结构的厚度进行重新布置，通过改进设计得到新的车厢模型，重新划分网格，施加约束和载荷等，进行极限工况下的二次分析计算，经过对比发现，在刚度和强度方面等都有很大程度的提高。为研究新车厢模型的振动特性，避免共振的产生，提取了车厢的前十阶模态，计算了路面不平度引起的激励频率，发动机的怠速状态下的激振频率，同时对与车厢紧密连接的车架进行了模态分析。通过对比发现车厢的前几阶频率值与后三者的频率相差较大，不会引发共振现象。针对矿用自卸车在货物装载的实际工作过程中，由于矿石等货物的冲击，使车厢易发生破坏，故模拟新车厢模型受到货物冲击时，车厢底部的变形和应力值，均符合设计要求，新车厢模型结构设计合理。轻量化设计是当前研究的热门领域，本文对新车厢模型进行多目标的优化设计，以底板的横梁等厚度值作为设计变量，以车厢的应力和质量为目标函数,建立车厢的近似模型，采用多目标粒子群优化算法得到质量和应力的pareto解集。通过本文的研究，得到一种可行有效的车厢CAE技术分析方法。这样就形成了有限元分析、多刚体动力学仿真分析以及结构优化设计为一体的分析流程，对矿用自卸车的研发和创新具有很强的指导意义。
【作者】王振兴；
【导师】李伟平；
【作者基本信息】湖南大学，机械工程，2014，硕士
【关键词】矿用自卸车车厢；有限元分析；结构设计；多目标优化；轻量化；

【参考文献】
[1]刘志慧.内蒙古四子王旗北部构造变形特征及演化[D].中国地质大学（北京）,构造地质学,2014,硕士.
[2]艾岳巍.一种面向矫形器绿色制造的人体足部模型快速建模方法与系统开发[D].重庆大学,机械制造及其自动化,2014,硕士.
[3]陈姗.甲状腺功能异常时血清生长素水平的变化[D].河北医科大学,内科学,2014,硕士.
[4]柯圆圆.扭曲碎积的Gorenstein及Calabi-Yau性质[D].曲阜师范大学,基础数学,2013,硕士.
[5]陈华勇.信任计算模型及其在公钥基础设施（PKI）中的应用研究[D].湖南大学,计算机应用技术,2003,硕士.
[6]郭郁频.早熟禾种质资源抗旱性鉴定、坪用价值评价及遗传多样性分析[D].内蒙古农业大学,草畜种质资源学,2014,博士.
[7]李乐乐.脉冲源激发射频容性放电非线性振荡的PIC模拟[D].大连理工大学,等离子体物理,2013,硕士.
[8]王鹏.藏南碰撞造山带典型水热区现代地球化学过程与小流域CO_2源、汇关系研究[D].西南大学,第四纪地质学,2013,硕士.
[9]蒋红霞.企业绩效评价效果的影响因素研究[D].山东财经大学,会计学,2014,硕士.
[10]曾睿.基于Ca_3Co_4O_9热电阴极材料固体氧化物燃料电池的研究[D].华中科技大学,材料工程,2013,硕士.
[11]林明翔,陈彬,王昊,闫勇,徐凯琪,唐代春,董金平,孙洋,刘燕燕,贲留斌,黄学杰.锂电池百篇论文点评(2014.2.1—2014.3.31)[J].储能科学与技术,2014,03:216-226.
[12]王宾,董新洲,薄志谦,AndrewKLIMEK.零序电抗继电器在特高压交流输电线路上的适用性分析[J].电力系统自动化,2008,04:46-50.
[13]王新辉,汪贤裕.阻止信息收集的供应链契约[J].控制与决策,2013,01:89-94.
[14]刘祥朝.普通高校纳入下一年级管理学生问题研究[D].东北师范大学,教育学原理,2012,硕士.
[15]钱彬.井下环境中透地通信技术的研究[D].燕山大学,电路与系统,2012,硕士.
[16]王彩霞.锂离子电池负极材料Fe_3O_4@C的制备及其电化学性能研究[D].燕山大学,2014.
[17]许晟.新华社摄影报道构建的甘肃形象研究[D].兰州大学,新闻学,2013,硕士.
[18]杜玉龙.基于POD基年龄结构传染病模型数值方法研究[D].宁夏大学,运筹学与控制理论,2014,硕士.
[19]郭宣瑾.谐波传动杯形柔轮表面摩擦学设计研究[D].哈尔滨工业大学,机械设计及理论,2013,硕士.
[20]李学来,刘见中.瓦斯灾害治理新技术[J].中国安全科学学报.2004(07)
[21]王琳.不同约束下机车变压器箱型结构件焊接数值模拟研究[D].中南林业科技大学,机械制造及自动化,2014,硕士.
[22]董春芹.解读芥川龙之介独特的个人利己主义[D].北京林业大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[23]余勇.～（99m）Tc-MIBI联合CT、肿瘤标志物检测肺结节及～（99m）Tc-MIBI监测肺癌疗效的意义[D].苏州大学,内科学,2003,硕士.
[24]韩丽颖.乙烯基共轭三苯胺类空穴传输材料的合成与性能研究[D].天津大学,化学工程,2013,硕士.
[25]段明杰.水滑石的制备及其对N_2O分解的催化性能研究[D].北京化工大学,化学工程与技术,2013,硕士.
[26]邹曦.贵州少数民族地区土改问题研究[D].山东大学,中国近现代史,2013,硕士.
[27]凌莉.《多语者主体》第一章汉译及其翻译分析[D].厦门大学,英语笔译,2014,硕士.
[28]陈贵亮.研抛大型复杂曲面自主作业微小机器人研究[D].吉林大学,2009.
[29]姜雨婷.傅斯年图书馆藏《四库馆进呈书籍底簿》研究[D].南京师范大学,中国古典文献学,2012,硕士.
[30]卢建双.孟鲁司特对食物过敏模型幼鼠肠道炎症的抑制作用及血OVA-IgE含量变化[D].福建医科大学,儿科学,2014,硕士.
[31]秦广胜,蔡其新,刘学伟.满足叠前偏移要求的三维地震观测系统设计[J].石油地球物理勘探,2010,S1:25-29+239+246.
[32]刘嘉.基于神经网络的PCV-2疫苗图像识别算法研究[D].黑龙江大学,信号与信息处理,2013,硕士.
[33]王苗.我国保险营销模式的现状与改革研究[D].广东财经大学,保险（专业学位）,2013,硕士.
[34]李雪.固定矫治中牙面、唾液变形链球菌附着状况及结扎方式对其影响的研究[D].青岛大学,口腔正畸学,2013,硕士.
[35]江蕙洁.对电视民生节目的探索[D].东北师范大学,广播电视艺术学,2012,硕士.
[36]邱光槐.微创经皮肾镜取石术治疗轻度积水小体积肾结石的有效性和安全性[D].广州医科大学,外科学,2014,硕士.
[37]王相海,丛志环,方玲玲,秦钜鳌.基于HMM的车辆行驶状态实时判别方法研究[J].自动化学报,2013,12:2131-2142.
[38]郝妮.秦俑碎片模型显著区域提取及匹配关键技术研究[D].西北大学,计算机软件与理论,2014,硕士.
[39]张辉.Bax-抑制肽对新生大鼠缺氧缺血性脑损伤神经细胞保护作用[D].青岛大学,儿科学,2013,硕士.
[40]胡辉平.殷卜辞中商王庙主问题研究[D].中国社会科学院研究生院,考古学及博物馆学,2003,硕士.
[41]本报记者朴华.NCR播种希望[N].中国计算机报,2001-12-10E18.
[42]姚绍文.语义化Web的关键技术及其应用研究[D].电子科技大学,2002.
[43]何艳玲.布—加氏综合征相关性不孕症病例报告并文献复习[D].山东大学,妇产科学（专业学位）,2013,硕士.
[44]李正同.日本留学生人际交往状况研究[D].吉林大学,人类学,2013,硕士.
[45]申宝.基于多目标动态规划模型的土地利用结构优化研究[D].西南大学,自然地理学,2013,硕士.
[46]郑畅.石墨烯+聚合物电子迁移率更高[J].半导体信息,2015,02:33-34.
[47]赵征.基于数据融合的氧量软测量技术的研究[D].华北电力大学（河北）,控制理论与控制工程,2004,硕士.
[48]董玮玮.基于高低语境理论信息等值英汉文本的对比研究[D].燕山大学,英语语言文学,2014,硕士.
[49]周文.低密度聚乙烯接枝丙烯酸的制备及其结晶动力学研究[D].华东理工大学,材料化学工程,2014,硕士.
[50]李明易.类人猿机器人双足全方位步行智能学习运动控制研究[D].哈尔滨工业大学,机械设计及理论,2013,硕士.