应用灵敏度分析的 TY 型自卸车车架结构优化设计.pdf

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1、汽车制造技术现代制造工程（ＭｏｄｅｒｎＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）２０１４年第１１期倡应用灵敏度分析的TY型自卸车车架结构优化设计郝明刚，王铁，武志斐，褚玉锋，陈峙（太原理工大学车辆工程系，太原０３００２４）摘要：运用Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ软件建立了ＴＹ型自卸车主副一体式车架的有限元模型，通过稳态力学分析发现该车架存在构件各部位所受应力严重不均衡的现象，并对车架结构进行了优化设计。通过对弯扭工况下车架构件的柔度系数灵敏度和质量灵敏度的计算，并基于灵敏度分析的结果确定优化设计变量，以车架的总质量最小作为优化目标，以车架的强度和刚度作为约

2、束条件进行优化。优化结果表明：在满足车架整体性能要求的前提下，优化后的车架最大应力值明显减小，避免了应力集中现象，并且车架质量减轻了８２ｋｇ，验证了该优化设计方法的有效性。关键词：自卸车车架；灵敏度分析；轻量化；优化设计中图分类号：Ｕ４６３．３２文献标志码：Ａ文章编号：１６７１—３１３３（２０１４）１１—００３８—０６StructureoptimizationdesignforframeofTYdumptruckbasedonsensitivityanalysisＨａｏＭｉｎｇｇａｎｇ，ＷａｎｇＴｉｅ，ＷｕＺｈｉｆｅｉ，ＣｈｕＹｕｆｅｎｇ，ＣｈｅｎＺｈ

3、ｉ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＶｅｈｉｃｌｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴａｉｙｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｉｙｕａｎ０３００２４，Ｃｈｉｎａ）Abstract：ＴｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｍａｊｏｒａｎｄａｕｘｉｌｉａｒｙｉｎｔｅｇｒａｌｆｒａｍｅｆｏｒＴＹｄｕｍｐｔｒｕｃｋｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅＨｙ-ｐｅｒｍｅｓｈ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｓｔａｔｉｃｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｓｔｒｅｓｓｏｆｔｈｅｆｒａｍｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔａｒｅｕｎｂａｌａｎｃｅｄ

4、ｓｅｒｉｏｕｓｌｙ，ａｎｄｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｗａｓａｐｐｌｉｅｄｉｎｔｈｅｆｒａｍｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｒｏｕｇｈａｎａｌｙｓｉｓｏｆｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎｄｑｕａｌｉｔｙｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｆｏｒｆｒａｍｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｄｅｓｉｇｎｖａｒｉａｂｌｅｓｗａｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓ，ｔａｋｅｎｍｉｎｉｍｕｍｆｒａｍｅｔｏｔａｌｍａｓｓａｓｏｂｊｅｃｔｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｕｓ

5、ｅｄｔｈｅｆｒａｍｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｓｔｉｆｆｎｅｓｓａｓｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅ．Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｒｅ-ｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｓｔｒｅｓｓｏｆｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｆｒａｍｅｄｅｃｒｅａｓｅｓｏｂｖｉｏｕｓｌｙ，ｔｈｅｓｔｒｅｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｓａｖｏｉｄｅｄ，ａｎｄｔｈｅｏｐｔｉ-ｍｉｚｅｄｆｒａｍｅｗｅｉｇｈｔｒｅｄｕｃｅｄｂｙ８２ｋｇｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｍｅｅｔｉｎｇｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｗｈｉｃｈｉｌｌｕｓｔｒａｔｅ

6、ｔｈｅｖａｌｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Keywords：ｄｕｍｐｔｒｕｃｋｆｒａｍｅ；ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓ；ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎ０引言１车架结构有限元分析车架作为自卸车的承载基体，承受着自卸车传递由于有限元法的有效性和可靠性已被证实，所以［１］给它的所有力和力矩，因此，要求其结构必须具有该方法被广泛应用在汽车结构分析中。为了给后续足够的强度和刚度，以满足疲劳寿命、安装和使用的的车架结构优化提供参考依据，采用有限元法对车架要求，同时还应具有合理的动态特性，从而达到控

7、制进行满载弯曲工况和弯扭工况下的强度、刚度和自由［２］振动与噪声的目的。模态分析。本文以ＴＹ型重型自卸车新型主副一体式车架为１．１车架结构的有限元模型研究对象，首先对其结构进行有限元分析，然后根据ＴＹ型重型自卸车的驱动形式为６×４型，车架采设计变量对车架性能影响的灵敏程度进行分析，确定用边梁式主副一体式车架，其主要由两根纵梁、第一优化设计变量，在保证车架刚度和低阶模态频率不降横梁、第二横梁、第三横梁、第四横梁（背靠背横梁）、低的前提下，对车架进行结构优化设计。第五横梁（尾横梁）、加强筋、翻转支座和板簧座连接倡山西省高新技术产业化项目（２０１１-２３６８

8、）；山西省科技重大专项项目（２０１１１１０１０３５）；山西省研究生优秀创新项目（２０１２-３０