混凝土搅拌车前后支架拓扑及尺寸优化设计

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1、第7期机械设计与制造2010年7月MachineryDesign&Manufacture27文章编号：1001～3997(2010)07—0027—03混凝土搅拌车前后支架拓扑及尺寸优化设计赵加清刘倩王增全(清华大学机械工程系，北京100084)(唐山亚特专用汽车有限公司，唐山630000)TopologyandsizingoptimizationofthefrontandrearsupportersoftheconcretemixertruckZHAOJia—qing，LIUQian，WANGZeng—quan(KeyLab

2、oratoryforAdvancedMaterialsProcessingTechnologyMinistryforEducation，P．R．China，DepartmentofMechanicalEngineering，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China)(TangshanYateSpecialVehiclesManufacturingCo．，LTD，Tangshan630000，China)：C【摘要】前支架和后支架是混凝土搅拌车的两大关键承力部件，通过多工况下的前后支架有限元：

3、：分析发现，基于传统概念设计出的前后支架存在整体刚度过大和结构偏重的缺点，这些缺点不仅严重降!：4~T搅拌车的有效载荷，而且无形中增加了搅拌车的制造成本。以前后支架减重为目标，基于多种工况，?首先对前支架进行拓扑优化分析，对后支架进行尺寸优化分析，其次从不增加制造难度的角度，设计出了：新的前后支架，其中前支架减重26．3％，后支架减重18．5％，新支架满足各种_z-~T的强度要求。：关键词：拓扑优化；尺寸优化；混凝土搅拌车；支架【Abstract】e加andrearsupportersaretwokeycomponentsth

4、atbearthelnainloadsoftheconcretemixertruck．BymeansoftheFEManalysis，itisfoundthatthesupportersdesignedbca~edOilthe：：traditionalconcepts(1yeoverstiffandexcessivelyheavy，whichnotonlyreducetheeffectiveloadsofthemix-erbutalsoincreasethemanufacturecost．Thepaperconcernsont

5、heweightreductionofthesupports，andthe；?topolog?andsizingoptimizationarepeFformed．Afteroptimization，thesupportersareredesignedwiththe?：weightreductionratio26．3％forthefrontsupporterand18．5％r￡rearsupporter．MeanwhiletheFEM：ianalysisofthenewstructuresshowthattwosupporter

6、ssatisfyal2thestrengthrequiresunderffoadcases．：?Keywords：Topologyoptimization；Sizingoptimization；Concretemixertruck；Supporter◆一◆：●l0◆一◆00◆OC◆uJ●0O◆●J0◆0●◆0O◆L●O◆●一2◆0◆◆0◆0●◆0◆●二：0◆()(1●：2◆7,O◆●'◆cll◆●『◆(、◆●00◆●l●O0●中图分类号：TH12，U463文献标识码：A规划法和以遗传算法为代表的启发式算法。目前的三大主流结构1

7、引言优化没计软件为Hypermesh／Optistruct，MSC／Nastran和ANSYS。混凝士搅拌运输车(义称混凝土搅拌车)的主要作用是把混也有学者在积极集成”发新的计算方法和平台本文借助Hy—凝土从剐备地点及时送剑施工现场进行浇灌。除车身底箍外，混perIllesh／0I)listruct进行研究。凝土搅拌车的部件主要包括：搅拌罐、搅拌罐前后支架、减速机等，其中满载混凝土的搅拌罐是整车的主要外载米源，而搅拌罐3工况分析前后支架是外载的主要承力部件。本文参考I将搅拌车的运行J搅拌车L装部分主要结构，如图l所示，罐内混凝

8、土的重量况分为以下五种：平直道路上匀速运行、应急制动、通过深沟、上一部分通过前减速器传递至前支架，另一部分通过后部的两个拖下坡及在圆轨道。基于传统概念设计出的前后支架存在整体刚度轮传递至后支架，下面分析在平直道路上匀速运行、应急制动、通过大和结构偏重的缺点，这些缺点严重降低厂