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自卸车的车架一般由主车架和副车架共同构建而成,主车架是自卸车的主要支撑部件,而副车架除对自卸车具有支撑作用外,还是货箱和自卸车主车架之间的缓冲装置,车架性能好坏直接影响汽车的整机性能,由于自卸车工作环境恶劣且工况多变,为保证汽车的使用性能,车架必须满足一定的性能要求。为此,本文研究利用HyperMesh/OptiStruct对车架进行静力学分析与模态分析,校核该结构的强度、刚度以及动态性能,并依据静力学分析的结果进行合理的结构改进和优化设计。本文的主要研究工作如下:首先,运用Pro/E 5.0软件创建车架几何模型并对其进行合理简化。将创建好的车架几何模型导入HyperMesh/OptiStruct中,并对车架模型进行抽取中面、几何清理、网格划分、钢板弹簧的等效模拟以及建立连接关系等处理,从而合理地建立车架有限元模型。然后,依据自卸车的实际工况,选取弯曲、扭转、举升、卸载四种工况进行分析,并使用HyperMesh/OptiStruct软件施加约束条件和载荷。通过分析四种工况下车架的应力和变形情况,校验车架的强度和刚度。由分析结果得知车架存在材料利用率不高和扭转工况下的强度不足的问题,为此,需对车架进行结构改进并对其进行结构优化。其次,使用OptiStruct进行模态分析,依据发动机和路面激励频率等,提取车架前18阶模态的固有频率和振型,校核该车架是否满足动态性能要求。最后,针对自卸车车架存在的结构问题,结合其结构特点及性能要求,从以下三方面对其进行优化改进。(1)针对扭转工况下副车架存在强度不足问题,采用局部加强对其进行结构改进。针对车架材料整体利用率不高和扭转工况下车架的应力较高的问题,使用OptiStruct对其进行尺寸优化。(2)副车架由钢板焊接而成、且主要零件的制造工艺为折弯成型。有鉴于此,本文在不改变副车架自重的前提下,利用OptiStruct对尺寸优化后的车架进行形貌优化,从而提高了危险工况下副车架的强度。(3)针对主车架纵梁和衬梁的材料未充分利用的情况,利用OptiStruct对其进行了拓扑优化,并参考同类车型自卸车车架减重孔的设置方式,依据拓扑优化结果对其进行了合理且符合实际生产条件的减重孔,并校核优化后车架的动态性能。通过上述优化设计,解决了车架在扭转工况下强度不足的问题,有效地降低了车架的自重,并提高了危险工况下副车架的强度,提高经济效益并达到节能减排的目的。