重型矿用自卸车车架的模态分析和结构优化

针对国内某重型矿用自卸车车架动静态特性不良的问题,文章建立了车架的有限元模型,并进行了模态分析及测试。结果表明,实验模态和数值计算结果较吻合,且均显示车架的固有频率与电机激励频率重叠。为了改善车架的动静态特性,以静应变能和模态应变能的加权和最小作为优化目标,质量及电机激励频率作为约束条件,通过对各组件板厚特征对加权能和质量的灵敏度分析确定设计变量,对在凸凹路面减速转弯的整车满载车架进行尺寸优化和形貌优化。优化结果表明,车架在质量没有增加的前提下,加权能从8 500J减小到5 600J,车架不再与电机发生共振,且第1阶弹性固有频率由4.93 Hz提高到了6.50 Hz,最大应力从385.9 MPa减小到211.2 MPa,表明车架的动静态特性得到了改善。