半挂牵引车牵引座轻量化设计研究

摘要

半挂牵引车牵引座起着连接牵引车与半挂车的作用，承载着运输时半挂车产生的各种冲击载荷。因此，牵引座的质量性能直接影响着汽车运行时的安全性。同时，为了降低企业的生产成本，在结构强度以及刚度符合要求的前提之下对牵引座进行轻量化设计研究有着十分重要意义。　　首先，基于CREO软件构建牵引座的三维几何模型，并将其导入到ANSYS软件，完成三维有限元模型的创建。　　其次，在典型工况下对牵引座进行静态分析，求出相应工况下的应力应变图；　　再次，对牵引座进行模态分析，提取前八阶的固有频率以及相应振型；　　然后，结合我国的实际路况，通过MATLAB软件编制相应程序获得C级时域路面的不平度，并将其导入到ADAMS软件中转化成激励信号。通过ADAMS软件建立半挂牵引车1/4虚拟仿真模型，作30秒的动态仿真分析，获得牵引座上表面的载荷数据。将载荷数据编制成数组并施加到牵引座的上表面，在ANSYS软件中进行瞬态动力学分析。　　最后，把质量最轻作为目标函数，利用尺寸参数优化方法对牵引座进行轻量化设计研究，并把轻量化以后的数据作圆整处理，最终结果表明，优化后的牵引座质量为原来的83.33％，获得了令人满意的轻量化效果。　　通过对牵引座的轻量化设计解决了相关企业的现实问题，而且为产品设计研发奠定了理论基础，同时为其它产品的动态分析以及优化设计提供了一定的参考，具有很好的社会效益和经济价值。

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引言

第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 牵引座结构简介和工作原理

1.3结构轻量化国内外研究现状

1.4本课题研究内容

1.5本章小结

第2章 半挂牵引车牵引座有限元建模

2.1 有限元的基本思想

2.2 有限元分析的一般步骤

2.3 ANSYS软件简介

2.4 牵引座结构有限元模型的建立

2.3本章小结

第3章 半挂牵引车牵引座有限元静态分析

3.1 静力学分析基本理论

3.2三种典型工况分析

3.3本章小结

第4章 半挂牵引车牵引座有限元模态分析

4.1模态分析理论

4.2模态的提取方法

4.3牵引座模态分析前处理

4.4模态分析结果

4.5本章小结

第5章 牵引座在路面激励作用下的结构强度分析

5.1路面不平度的功率谱密度

5.2路面不平度的模拟生成

5.3路面激励作用下牵引座结构强度分析

5.4本章小结

第6章 半挂牵引车牵引座轻量化设计

6.1轻量化设计方法

6.2ANSYS优化设计中的基本要素

6.3ANSYS中常用的优化方法

6.4优化数学模型

6.5优化设计的步骤

6.6牵引座优化设计模型的建立

6.7定义优化变量

6.8设置并运行优化

6.9优化结果及分析

6.10优化后牵引座静态结构强度分析

6.11 优化后牵引座瞬态动力学分析

6.12 优化后牵引座有限元分析结果的综合分析

6.13本章小结

结论

参考文献

致谢

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