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本论文以悦达专用车有限公司YD5070ZYS悦达牌5m3全密封后压缩垃圾车为研究对象,利用有限元分析软件对垃圾车及关键零部件进行静力学分析、结构优化设计、动态特性分析等。 论文包括以下内容: 1、建立完善的整车有限元模型。 根据垃圾车的结构特点,使用HyperMesh建立整车及各分总成的有限元模型。处理垃圾车各零部件之间的连接关系,完善有限元模型。参照垃圾车分总成的模态特性,修改有限元模型,使其计算模态与试验模念的相对误差控制在允许范围之内。 2、推导不同工况下的垃圾车的载荷函数。 建立垃圾车的外形函数,假设垃圾堆满车厢,确定垃圾的外形函数。推导垃圾自重、惯性力、挤入力、推出力、摩擦力等基本工况载荷的数学表达式。 3、垃圾车整车静力学分析。 以载荷函数为基础,通过对垃圾车不同部件的载荷函数加载,计算分析了垃圾车的八种基本工况和四种典型工况。结果显示:排出板是整车中比较薄弱的部分,在载荷作用下易产生变形。 4、关键零部件优化设计。 针对整车静力分析中变形较大的排出板进行优化设计。通过增加横向、纵向加强筋,改进排出板的结构。在排出板结构改进的基础上,针对力学特性基于排出板应力、应变、质量关键因素及状态变量进行灵敏度分析及尺寸优化。优化之后应力值小于200Mpa,应变小于5mm。钢板数量规格由原来的七种厚度减少为五种,降低生产的成本。 5、排出板动态特性分析及疲劳分析 在优化设计基础上,分析排出板的动态特性及疲劳特性。谐响应分析结果表明:排出板在第一阶、第三阶固有频率处易发生共振。瞬态分析考虑垃圾车通过半正弦搓板路时节点应力、位移随时间变化规律,分析结果表明:排出板曲面易变形,这与静力分析中的结果保持一致,且最大应力、位移都发生在前1/4周期内,即垃圾车上坡时,排出板的工况最恶劣,但其最大应力值小于材料的许用应力,说明排出板的结构是合理的。疲劳分析结果表明:排出板的滑块位置较其他位置而言容易发生疲劳损伤。