某300吨级矿用自卸车后桥壳的结构设计与优化

摘要

近年来，矿用自卸车因承载能力强大而得到了人们广泛青睐，在我国的销量逐年稳定递增，并实现了300吨级矿用自卸车国产化。矿用自卸车驱动后桥系统是汽车传动系的总成之一，其基本功用是在承受载荷的同时，将发动机输出的扭矩最后传递到驱动轮，以达到车辆行驶的目的。后桥壳是驱动后桥系统的基体，在车辆行驶过程中需承受多种载荷的作用，其结构设计直接影响矿用自卸汽车的安全性和可靠性，是自卸车极为重要的安全件和功能件。通常后桥壳的结构设计凭借经验和手册，设计的产品由于复杂的工况环境无法采用经典力学进行强度校核，设计师凭经验会采用保守设计，这样必然导致设计产品笨重且不合理。本文基于某300吨级矿用自卸车整车的参数和工况分析，对矿用自卸车后桥壳进行了以下几个方面的研究:
　　首先，调研国内外矿用自卸车不同的车型，结合大量文献，列出几个品牌公司畅销款型整车的基本尺寸;根据A型悬架和三连杆悬架优缺点的对比，确定后悬悬架的设计方案，并给出后悬的基本结构尺寸。
　　其次，由于车架和后桥系统紧密相连，根据车架承载情况，计算后桥壳的受力大小，通过校核连接紧固件，确定后桥壳的基本尺寸;并对后桥壳焊接工艺进行分析研究。
　　再次，对后桥壳结构进行整体设计，绘制二维图纸，并建立三维实体模型;利用有限元分析软件ANSYS workbench，建立有限元模型，基于正常工况和极端工况，对所设计的后桥壳结构进行强度分析。
　　最后，采用正交试验设计给出样本，通过有限元软件计算响应值，即可构建Krigng代理模型。本文采用多岛遗传算法(MIGA)对后桥壳进行优化设计，并与非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)优化结果进行对比，两种方法可确保优化结果的合理性，而较优化前，优化后的后桥壳重量得到了大幅度降低。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 300吨级矿用自卸车后桥壳研究的背景

1．2 300吨级矿用自卸车后桥壳研究的目的与意义

1．3 国内外现状及水平

1．4 课题研究内容

2 后桥壳结构尺寸设计及工艺分析

2．1 后桥壳结构尺寸设计

2．2 后桥壳主要零部件的受力分析

2．3 后桥壳零件的工艺分析

3 后桥壳建模及有限元分析

3．1 有限单元法及workbench软件介绍

3．2 后桥壳二维图及三维模型

3．3 后桥壳基本工况及特殊工况下进行有限元分析

3．4 本章小结

4 后桥壳结构优化设计

4．1 试验设计

4．2 代理模型

4．3 多岛遗传算法优化

4．4 结果分析

4．5 本章小结

5 结论和展望

参考文献

致谢