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摘 要

车架作为汽车承载的主要部件，其强度和刚度是汽车结构设计的主要参数。为了提高车架设计准确率，缩短设计周期，根据重型车架及相关结构在设计中的应用情况，本文通过Pro/E对车架三维建模，并利用ANSYS对车架性能进行分析，对车架的设计提出改进方案，为车架的设计提供理论依据。结果表明，重型自卸车在静弯曲状态下施加不同载荷和在紧急制动、紧急转弯工况下整体应力分布均匀，未超出材料屈服极限，符合设计要求。

关键词：重型自卸车；车架；有限元分析

Research on performance of dump truck frame

based on finite element technology

Abstract

As the main component of the vehicle, the strength and stiffness of the frame are the main parameters of automobile structure design.In order to improve the accuracy of frame design and shorten the design cycle, according to the application of heavy frame and related structure in the design,the 3D modeling of the heavy dump truck frame is carried out with Pro/E, the performance of the frame is analyzed with ANSYS, and the design of the frame is improved. The case provides a theoretical basis for the design of the frame. The results show that the stress distribution of the heavy duty dump truck under the static bending condition is uniform under the condition of emergency braking and emergency turn, and it does not exceed the yield limit of the material, which is in line with the design requirements.

Key words: Heavy dump truck；Frame；Finite element analysis

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 ........................................................................................................................................................1

1.1 引言 1

1.2 课题研究的意义 2

1.3 车架有限元分析的应用现状 2

1.4 研究内容 3

第二章 车架三维建模和有限元模型的建立 4

2.1 车架整体参数 4

2.2 汽车车架三维建模 6

2.2.1 左纵梁零件模型的建立 6

2.2.2左纵梁下表面安装 8

2.2.3 左纵梁右侧面安装 8

2.2.4左纵梁右侧面安装 9

2.2.5其他梁模型的装配 10

2.2.6各个梁的总装配 10

2.3 有限元软件简介 12

2.4 模型的简化和有限元模型的建立.......................................................................................................13

第三章 重型自卸汽车车架静态强度分析 16

3.1 静弯曲工况下的计算 16

3.1.1 计算载荷 16

3.1.2 边界条件及加载 16

3.1.3 计算结果 17

3.1.4 结果分析 27

3.2 紧急制动时静力学分析 28

3.3 紧急转弯时静力学分析 30

3.4 结构优化分析 31

结束语 33

致 谢 34

参考文献 35

第一章 绪 论

1.1 引言

矿用自卸汽车是一种吨位比较大的自卸车，主要应用于矿山工程或大型工地，其可以实现自动卸货，大大的提高了卸货效率，节省大量劳动力，缩短了工期，降低了工程的投入成本。因此，近年来矿用自卸车的保有量迅速增长， 其设计结构以及种类日益完善，成为系列化多品种的产品。

重型自卸车一般在环境恶劣的条件下使用，其构造相当复杂，车架作为自卸车的支撑部件，其整车性能的好坏直接取决于车架的性能。在设计重型自卸汽车时，既要考虑到安全性能，又要减轻重型自卸汽车的自身重量，以期提高燃油经济性和动力性、降低成本。

图1-1 倾卸工作状态下的自卸车

图1-2 工厂里的车架

图1-3 边梁式车架模型

1.2 课题研究的意义

车架作为整个汽车的承载部件，承载着来自路面以及整车质量的各种载荷作用。如果单纯的使用经典力学方法对车架的强度进行应力计算，则计算过程太过繁杂，而且计算结果的精度也比较低，且存在一定的盲目性，影响最终设计的车架结构的合理化和轻量化，使之不能达到使用要求。

为了解决目前汽车轻量化对节能所产生的问题，全球各大汽车制造商都在着手对减轻汽车自身质量的研究。从动力性能方面看，汽车轻量化加速性能就会提高。从安全性能方面看，汽车发生碰撞时产生的惯性越小，则其制动距离越小。

从对汽车轻量化的研究来提高汽车整体的设计水平，我们应该使用目前世界上最先进的技术。用有限元技术对重型自卸车的结构进行分析是近几十年发展起来的，它以全新的技术和计算方法解决了之前国内外学者在对重型自卸车研究中存在的问题，大大降低了研究成本。

1.3 车架有限元分析的应用现状

对于自卸车车架的有限元分析，许多学者和科研人员做出了相关研究，并取得了一定的成果。

邹琳^[1]等人采用UG软件建立6×4重型自卸车的三维建模，并通过Nastran分析软件建立有限元分析模型。分析车架在弯曲和扭转工况下加载50t时的应力分布情况，找出该自卸车车架设计中存在的不足，针对存在的问题提出解决方案，并从强度、工艺可行性和轻量化各方面综合考虑，以满足市场需求。

李志勋^[2]利用ANSYS有限元分析软件对矿用重型自卸车车架结构进行分析，并对车架在水平转弯、举升及悬空三种典型工况下进行强度和刚度分析，对应力较大的部位进行结构改进，提高结构的可靠性。

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