重型自卸車鑄鋼驅(qū)動(dòng)橋殼輕量化多目標(biāo)優(yōu)化研究.pdf

1、驅(qū)動(dòng)橋殼是車橋系統(tǒng)的主要承重件、傳力件和安裝基體，驅(qū)動(dòng)橋殼的輕量化設(shè)計(jì)能夠增大車橋傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)空間、提高整車的承載效率以及行駛平順性。在驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)橋殼的輕量化設(shè)計(jì)是前提和基礎(chǔ)，其決定著整橋輕量化的空間和水平。驅(qū)動(dòng)橋殼輕量化優(yōu)化時(shí)，其性能指標(biāo)質(zhì)量、疲勞壽命、強(qiáng)度、剛度和模態(tài)之間存在著耦合關(guān)系，故采用多目標(biāo)優(yōu)化方法來妥協(xié)尋優(yōu)。
　　依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)QC/T533-1999《汽車驅(qū)動(dòng)橋殼的臺(tái)架試驗(yàn)方法》對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼進(jìn)行垂直彎曲剛性、

2、垂直彎曲疲勞臺(tái)架試驗(yàn)和關(guān)鍵受力點(diǎn)的應(yīng)力測(cè)試試驗(yàn)，得到了橋殼在臺(tái)架工況下的剛性位移、疲勞壽命和關(guān)鍵受力點(diǎn)的靜動(dòng)載應(yīng)力時(shí)間歷程。基于有限元法建立驅(qū)動(dòng)橋殼的虛擬臺(tái)架試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，將仿真得到橋殼臺(tái)架性能結(jié)果與實(shí)際臺(tái)架試驗(yàn)對(duì)比，得出橋殼虛擬臺(tái)架模型的精度較高。
　　選取橋殼的最大垂向力、最大牽引和制動(dòng)力、最大側(cè)向力、最大靜應(yīng)力典型工況進(jìn)行仿真分析，結(jié)果表明橋殼的強(qiáng)度及剛度性能滿足要求且呈現(xiàn)富余。對(duì)橋殼進(jìn)行自由模態(tài)分析，得到橋殼各階模態(tài)振型和頻率

3、值，并提出橋殼模態(tài)性能評(píng)價(jià)指標(biāo);對(duì)橋殼進(jìn)行3.0倍滿載軸荷垂直彎曲疲勞壽命分析，將仿真得到的壽命值和關(guān)鍵測(cè)點(diǎn)的動(dòng)載應(yīng)力與實(shí)際疲勞臺(tái)架試驗(yàn)對(duì)比，得出橋殼疲勞壽命預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度。基于多體動(dòng)力學(xué)理論建立8×4自卸車的整車虛擬樣機(jī)模型，施加組合強(qiáng)化路譜激勵(lì)，得到橋殼板簧座處的垂向隨機(jī)載荷譜，并進(jìn)行了載荷譜激勵(lì)下的橋殼疲勞壽命仿真，結(jié)果表明橋殼疲勞壽命有較大盈余，可以進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)。
　　對(duì)橋殼本體進(jìn)行多工況拓?fù)鋬?yōu)化和形狀優(yōu)化，橋殼本體減重1

4、0.25kg且優(yōu)化后本體結(jié)構(gòu)受力更均勻。選取橋殼本體變截面處壁厚為設(shè)計(jì)變量，通過CATIA參數(shù)化建模、ANSA網(wǎng)格批量劃分和最優(yōu)拉丁方抽樣技術(shù)，得到不同壁厚參數(shù)下的60個(gè)橋殼樣本模型，通過仿真得到橋殼靜強(qiáng)度、彎曲剛度、一階模態(tài)頻率和載荷譜激勵(lì)下的疲勞壽命的響應(yīng)值，以橋殼質(zhì)量和疲勞壽命為優(yōu)化目標(biāo)，結(jié)合RBF徑向基近似模型和多目標(biāo)遺傳算法尋優(yōu)得出最佳的截面壁厚組合。對(duì)半軸套管和橋包的厚度進(jìn)行了基于疲勞壽命的多目標(biāo)輕量化設(shè)計(jì)，橋殼減重8.4k