自卸车是通过液压或机械举升机构实现自行卸载货物的车辆。车厢作为自卸车重要承载结构,经常出现过载现象,影响整车结构的性能。对车厢进行静动态特性分析与结构优化是保证整车设计安全的关键,也是检测车辆运行情况的重要方法,从而实现整车的轻量化设计。首先,介绍自卸车的结构特点和工作原理,建立自卸车1/2的五自由度刚体动力学模型,利用拉格朗日法建立整车振动微分方程。采用MATLAB计算隔振系统的五阶固有频率,分别为9.17Hz、14.83Hz、21.18Hz、24.89Hz和27.44Hz,然后进行整车振动特性分析,验证整车结构合理性。因车厢占整车质量的1/3左右,其振动特性影响整车性能。对此,后面主要对车厢进行静动态特性分析和结构优化。其次,根据自卸车工作情况,对车厢在弯曲、扭转、制动和转弯四种典型工况下进行强度分析,得到车厢的应力和变形云图来校核车厢强度和刚度。得知制动工况下底板主纵梁与前横梁接触处应力值最大为113.73Mpa,前帽沿变形量最大为6.47mm,为后面车厢结构优化设计提供依据。再次,为避免车厢发生共振,其固有频率应避开外界各种激励频率,通过车厢模态分析发现第六阶固有频率36.62Hz与发动机怠速激励频率相吻合,容易产生共振。在模态的基础上对车厢进行谐响应分析,当车厢受到激振频率达到14Hz时前帽沿上边板最右端产生变形量最大为4.51mm,但各节点产生变形的频率均小于发动机怠速激励,车厢不会发生较大的塑性变形。随后选择两种不同路面等级对车厢进行随机振动分析,车厢前帽沿Y方向变形量最大,对应值分别为5.77mm、7.38mm。对此,确定了车厢需要优化的结构和约束条件。最后,建立车厢优化数学模型,以车厢质量最小为目标函数,将车厢最大应力、最大变形和固有频率作为约束条件,主要构件材料厚度为优化设计变量进行求解。对优化后的车厢施加相同的载荷和约束,进行强度、模态和随机振动分析,将优化前后结果进行对比,优化后车厢整体性能得到提升,车厢质量减少324kg,减重10.2%,实现了整车的轻量化设计。