彭国谱，贺翔，唐华平，姜永正

（1. 湘电重型装备股份有限公司，湖南湘潭411100；2. 中南大学机电工程学院，湖南长沙410083）

矿用自卸车车架的有限元分析及优化设计

彭国谱1，贺翔2，唐华平2，姜永正2

（1. 湘电重型装备股份有限公司，湖南湘潭411100；2. 中南大学机电工程学院，湖南长沙410083）

根据某大型矿用自卸车车架的结构样式，建立了车架的有限元模型，并采用惯性释放法计算出不同工况下的车架应力分布情况。同时，对矿山上运行的矿车车架进行了应力测试。对比车架应力分布的实验结果和仿真结果，发现车架的应力误差基本上控制在10%以内，从而验证了有限元分析车架应力的有效性。为了改善车架的性能，设计了车架拓扑结构，并通过结构优化，得到了可靠的车架结构，最后通过仿真分析验证了改进后的车架性能有了大幅度提高。

有限元模型；应力分布；惯性释放法；拓扑结构

0 引言

车架作为自卸车的重要承载部分，其承载性能和动力学性能决定了自卸车结构的可靠性[1]。电动轮自卸车的质量较大，结构较复杂，运载量较大，行驶环境较恶劣，因而工作时车架易发生弯曲、扭转等形变。若长期处于恶劣的工作环境下，则会加大自卸车车架焊缝开裂的可能性。

由于矿用自卸车载重量巨大，车架结构复杂，且运行工况复杂，这使得整个自卸车车架结构的设计非常困难[2-3]。矿车设计人员主要采用经典的弹性力学理论并结合自身经验，对自卸车车架进行设计和校核，常通过对应力大的位置进行刚度加强以提高车架性能，并通过车辆在矿山的工作情况来检验设计[4-7]。……