山林地单轨车轨道稳定性分析与轻量化

作     者：王虓 

作者单位：北京林业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李文彬

授予年度：2012年

学科分类：08[工学] 0828[工学-农业工程] 082801[工学-农业机械化工程] 

主      题：单轨车 有限元 稳定性 优化设计 

摘      要：随着劳动力成本的提高和生态环境的日益恶化,人们对山地、林地资源的需求也变得日益迫切,为了充分利用山林地资源,针对山林地中特有的地形、地理要求,极具生态环保性的山林地单轨车运输车应运而生。而目前的单轨车设计中,偏重于确保安全性和稳定性,使得现有的单轨车承载能力很强,而本身结构繁重,安全裕量过高,造成了生产成本和施工程量很大,为了解决这个问题,本文应用有限元方法对山林地单轨车轨道系统进行优化分析,在确保安全性和稳定性的前提下,针对轨道系统的功能特点实施了全面的优化,实现轻量化的目的。 本文以北京林业大学研制的BSR-1型山林地单轨运输车作为研究对象,首先介绍了单轨车的主要机械结构,并对其在平地、上下坡、转弯各工况下运行时轨道系统的各种受载情况做了分析说明,分别对梁体和支架的最大受载情况进行了强度校核与分析,确定了简化依据和便捷条件,建立了单轨车有限元简化模型,然后对单轨车有限元模型进行了初步有限元分析,通过对比计算结果与实验结果,验证了单轨车有限元模型的正确性。最后将模型和边界条件应用于保持原有车体设计和不考虑原有车体设计的优化计算中,得出的最终结果能够在不改变原有车体设计的情况下,减轻18.7%的轨道总重,或者在不考虑原有车体设计的前提下,减轻约50%的轨道总重,实现了单轨车轨道系统轻量化的目的。 其创新点表现在： 1、应用了APDL语言对山林地单轨车轨道系统进行建模,实施有限元分析并优化,实现了轻量化的目的,编制的程序具有很强的工程实践性。 2、采用了计算和实验数据与有限元仿真分析数据三重对比的方法,以及有限元设置非线性材料的分析方法,确定了简化条件与假设的正确性,并验证了所建立的轨道有限元模型的准确性。