EQ3093型自卸车举升机构的仿真与优化设计

摘要

自卸车作为一种运输松散货物的机械，具有卸载效率高，劳动强度低等特点，几十年来在国内外获得迅速发展与普及。自卸车的举升机构是卸载过程中承受主要载荷的关键部件，对于设备的安全性和可靠性有着重要作用，直接影响着自卸车整车寿命，提高自卸车举升机构的性能和稳定性是一个亟待解决的问题。研究表明，自卸车举升机构的装卸载性能与稳定性受其铰接点的空间位置、材料，零部件质量等因素的影响。因此，研究自卸车举升机构，对提高装卸载性能与稳定性有着十分重要的意义。
　　本文以EQ3093型号自卸车举升机构为研究对象，进行相关研究，研究的主要内容包括:
　　1、针对EQ3093型自卸车前推式举升机构的结构特点和工作原理进行数学模型建立;
　　2、根据自卸车举升机构的结构与位置参数，在Solidworks软件中建立举升机构三维模型，并对其进行虚拟装配和干涉检查;
　　3、把无干涉要求的装配体模型以.X_T格式导入到RecurDyn软件中，对其进行运动学与动力学仿真分析，通过仿真分析，判断设计结果是否合理;
　　4、运用ANSYS Workbench对举升机构三角臂进行有限元分析，得出四种不同工况下的应力应变分布图;根据分析结果完成对三角臂的拓扑优化，使之在满足刚度和强度的条件下，实现三角臂轻量化设计的目的;
　　5、在对举升机构优化的基础上，考虑制造精度和安装误差等随机性误差对举升机构的影响，对其稳健性优化设计，得出符合实际情况的优化结果，满足举升机构的可靠性要求。
　　本文通过多种软件完成对自卸车举升机构的仿真分析和三角臂拓扑优化设计，在满足强度和刚度的前提下，三角臂的质量由优化前的27.182kg缩减到17.78kg，质量减少到初始模型的65.411％，实现了轻量化设计的要求。最后加入制造精度和安装误差等随机性误差，完成自卸车举升机构的稳健性优化设计，使优化结果更趋合理可靠。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景和意义

1．2 自卸车举升机构的国内外研究现状

1．2．1 国外研究状况

1．2．2 国内研究状况

1．3 本课题的研究方法

1．4 本课题的研究内容

1．5 本课题研究的技术路线

1．6 本章小结

第2章 自卸车结构特点与分类

2．1自卸车的结构特点与工作原理

2．1．1自卸车的用途与分类

2．1．2 自卸车的结构特点

2．1．3 自卸车的工作原理

2．2 自卸车举升机构分类

2．2．1自卸车举升机构分类

2．2．2 EQ3093型自卸车相关参数确定

2．3 本章小结

第3章 EQ3093型自卸车举升机构建模

3．1 举升机构模型简化

3．2 举升机构三维实体的建模

3．2．1 箱体的建模

3．2．2 副车架的建模

3．2．3 三角臂的建模

3．2．4 拉杆的建模

3．2．5 液压缸的建模

3．3 举升机构的装配与干涉检查

3．4 本章小结

第4章 举升机构虚拟仿真与分析

4．1 多体系统动力学及软件介绍

4．1．1 RecurDyn软件简介

4．1．2 RecurDyn多体动力学理论基础

4．2 举升机构举升性能的评价参数

4．2．1 举升力系数

4．2．2 最大举升角

4．2．3 液压油缸的最大行程

4．2．4 起始油压

4．2．5 油压特征曲线

4．3 举升机构运动学仿真分析

4．3．1 举升角度随举升时间的变化曲线

4．3．2 油缸推杆行程随举升时间的变化曲线

4．3．3 车箱速度变化曲线

4．3．4 油缸摆角变化曲线

4．3．5 拉杆质心角速度变化曲线

4．3．6 三角臂质心速度变化曲线

4．4 举升机构动力学仿真分析

4．4．1 液压油缸推力随着时间的变化曲线

4．4．2 举升过程中拉杆对三角臂作用力的变化曲线

4．4．3 在举升过程中三角臂的受力分析

4．5 本章小结

第5章 三角臂有限元分析及拓扑优化

5．1 有限元法

5．1．1 有限元法简介

5．1．2 ANSYS Workbench软件简介

5．2 三角臂有限元分析

5．2．1 结构特性的定义

5．2．2 载荷与约束的添加

5．2．3 网格的划分

5．2．4 有限元分析

5．3 三角臂的拓扑优化

5．3．1 优化设计理论

5．3．2 拓扑优化设计

5．3．3 拓扑优化前后结果分析

5．4 本章小结

第6章 举升机构稳健性优化设计

6．1 稳健优化设计简介

6．2 举升机构数学模型建立与传统优化

6．2．1 设计变量

6．2．2 目标函数

6．2．3 举升机构几何分析

6．2．4 举升机构静力学分析

6．2．5 约束条件分析

6．2．6 优化模型的建立

6．2．7 目标优化过程及结果分析

6．3 6Sigma稳健性优化设计

6．3．1 基于可靠性的6Sigma稳健性分析

6．3．2 6Sigma稳健性优化设计分析

6．3．3 稳健性优化结果分析

6．4 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果