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太阳能清洁车车架有限元分析及结构优化 Finite Element Analysis and Structure Optimization on Solar Sweeper Frame 学 科 门 类: 工学 作 者 姓 名: 于仙 指 导 教 师: 杨光教授 专 业 名 称: 机械设计及理论 学位授予单位: 集美大学 论文答辩日期: 2013年 6月 11日学术诚信声明 兹呈交的学位论文,是本人在导师指导下独立进行的研究工作及取 得的研究成果。除文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其 他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。本人依法享有和承担由此 论文产生的权利和责任。 声明人(签名): 时 间: 保护知识产权声明 本人完全了解集美大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校 有权保留送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅,可以采用 影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意集美大学可以 用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 作 者(签名) :导 师(签名) : 时 间:太阳能清洁车车架有限元分析及结构优化 摘 要 随着世界能源的日益紧缺以及太阳能产业的迅速发展,将太阳能用于交通运输设备已 经成为一种趋势。太阳能清洁车是将太阳能作为动力来源来完成路面清扫、垃圾回收及垃 圾运输作业的一种专用车。该车主要应用于非主干道,尤其是一些较窄路面的清洁作业中, 其优点是大量节省人力,清扫效率显著提高。 太阳能清洁车车架是整车重要的承载部件,蓄电池、垃圾箱等部件均装配在车架上面, 同时,在清扫作业和行走过程中,车架还承受来自承载部件以及路面的激励。太阳能清洁 车车架由多个横梁及纵梁钢板焊接而成,其强度以及结构形式直接影响到车架的综合性能 及使用寿命。 本文以某型号太阳能清洁车车架为研究对象,利用 CATIA 建立车架的三维数模,在 Hyperworks 中完成网格划分,建立初步的有限元模型。利用该有限元模型在 ANSYS 中完 成理论模态计算,同时利用 HT-1 型激振测振仪完成试验模态测量,将有限元计算结果与 试验测试结果进行比对,修正初始有限元模型,为后续有限元计算提供真实可靠的有限元 模型。 利用修正后的有限元模型在 Hyperworks中完成车架强度计算,在 ANSYS中完成模态 计算、路面响应分析,找到车架的薄弱部位,通过计算结果对车架结构进行局部优化,并 重新完成强度校核及模态计算,得到质量更轻,性能更好的车架模型。 本研究为太阳能清洁车车架的设计提供了理论依据,为车架结构的优化提供了理论基 础及改进方向。 关键词:车架,强度分析,模态分析,路面响应分析,结构优化 I Finite Element Analysis and Structure Optimization on Solar Sweeper Frame Abstract With the shortage of energy and rapid development of solar industry,it is a trend that solar energy is used as vehicle fuel. The road cleaning, waste recycling and transportation are completed by the solar sweeper which is a special vehicle and solar energy is its power sourceThe vehicle is mainly used for cleaning operations on non-primary routes, especially the narrow road. Manpower is saved and efficiency is increasedThe solar sweeper frame is an important part of vehicle, battery, garbage box and other components are assembled on it. The excitation come from the road is put on the frame. The frame is formed by many welded beam and girder steel. The properties and service life are affected by the strength and structure of fame directlyA certai