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随着人们环保意识的逐渐增强,对于自卸车节能减排的要求越来越高。为了满足顾客要求,汽车企业将轻量化设计作为核心技术。目前自卸车轻量化设计多只对单一结构进行优化,本文对车厢与车架同时进行轻量化研究。借助有限元分析软件对某型号自卸车进行车厢与车架仿真分析与优化设计,主要内容如下:(1)建立自卸车车厢模型并对不同工况进行仿真分析。选用SolidWorks对某型号自卸车进行车厢建模,采用ANSYS Workbench对车厢静、动态工况进行了有限元分析,得出车厢各工况下的应力分布与变形云图。根据分析出的结果对车厢的强度、刚度综合评估,得出自卸车车厢满足正常工作要求。仿真的结果为车厢优化设计提供了参考。(2)自卸车车架仿真和疲劳寿命分析。首先,建模后选择对车架损害程度较大的两种工况进行仿真分析,由仿真结果知强度、刚度均满足正常工作要求。其次,对车架进行了模态分析,得出一阶固有频率为14.5Hz,低于外部激励。最后,为保证车架具有一定的抗疲劳特性,采用nCode Design-Life对车架进行了疲劳寿命验证。根据疲劳寿命云图知疲劳寿命最小为3.0?10~6次,符合安全寿命10~5要求。为后期对自卸车车架优化设计,提供比较的依据。(3)车厢轻量化设计。针对自卸车车厢进行结构优化,选用U形截面车厢,同时对优化后的车厢进行静态与动态工况分析,得出了强度、刚度均满足工作要求。最后,对优化后的车厢进行谐响应分析,得出一阶固有频率高于外部激励。优化后车厢静态、动态性能均满足工作要求。(4)车架轻量化设计。选用两种方案对车架进行优化设计。方案一:选用新型材料高强度钢A610L,根据薄壳理论对原车架板厚进行优化处理;方案二:采用变密度法对车架进行拓扑优化。根据优化结果对车架重新建模,并在不同工况对其进行了仿真分析,得出优化后车架强度、刚度均满足设计要求。此外,完成了车架的谐响应分析,得出优化后车架的一阶频率为27Hz,与优化前相比提高了46.34%。最后,对车架进行疲劳寿命分析,得出优化后车架寿命为2.083?10~6次,比优化前寿命减少了30.57%。本文对自卸车进行整体建模,并采用多种方法对车体优化设计。保证自卸车在正常工作的基础上,满足寿命要求,同时,达到降低车体重量的目的。自卸车车厢、车架轻量化后,质量分别降低了8.397%、9.465%,优化结果显著。本文的研究结果能有效减轻自卸车自重,提高运载能力,也解决了尾气排放量大,燃料利用率低等问题。对后期进行自卸车轻量化的研究具有一定的参考价值。