某新型半挂车车架的轻量化分析

作     者：彭笛 

作者单位：湖南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：宋晓琳;周成海

授予年度：2012年

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：半挂车车架 结构分析 结构优化 强度等效替代设计 轻量化 

摘      要：世界经济的快速发展，使全球各地物资交换的频繁性不断增加。随着我国交通运输业相关的管理政策实施的逐步到位，半挂运输车这种高效、经济、节能、环保并明显优于单体货车的运输方式必然能成为物流运输业的首选，半挂车的生产制造规模和数量也将会大幅提高。因此，对半挂车车架进行轻量化分析能有效地降低生产企业的制造成本，不仅可以提高生产企业的市场竞争能力，更重要的是可以帮助企业获得更高的利润。 本文通过建立半挂车伸缩式车架的有限元模型，分析了车架在弯曲、扭转、制动、加速和转弯五种工况条件下的应力和应变情况，进而进行了强度校核。去掉边界条件和载荷，对半挂车车架进行自由模态分析，得到了车架的固有频率和振型。在此基础上，建立半挂车车架优化设计的数学模型，进行了形状和尺寸组合优化设计，使其在保证强度的条件下车架质量得到减轻。对结构优化后的车架再进行高强度钢板的强度等效替代设计，不改变原结构的形式和布置，只对钢板厚度重新进行设计，同时要求满足强度条件。 本文研究结果表明：原车架结构满足刚强度设计要求，并能避免车架的大幅振动和共振现象的发生。结构优化后，优化的构件的板厚得到一定的减小，但横梁的高度和宽度变化很小，车架的总质量相比优化前的减少了7.61%，并且其刚强度仍然满足要求。高强度钢板的强度等效替代设计后，车架构件的板厚得到了大幅的减薄，轻量化效果明显，结构刚强度仍然满足设计要求。