李中凯，马昊堃

(中国矿业大学 机电工程学院，江苏 徐州 221116)

随着中国经济的高速发展，国内的货物运输尤其是能源矿产运输也在飞速增长。相关研究表明，运输车辆质量每减轻100 kg，燃油消耗可降低0.3～0.5L/100 km，同时还能有效减少车辆的尾气排放总量[1]。货箱作为矿用卡车(简称矿车)的主要承载部件，自重较大，约占整车质量的30% ，对矿车燃油经济性影响显著[2-3]。因此，矿车货箱的轻量化设计成为亟需解决的问题。

矿区的道路环境条件复杂，在不同工作条件下矿车货箱受到的载荷并不相同，即工作状况复杂多变，货箱的设计和优化过程中需要同时考虑多种工况条件下的设计参数协调化。目前国内外学者对货箱轻量化设计进行了一些研究，例如，王晓楠等[4]使用高强度钢板代替普通钢板对自卸车货箱进行轻量化设计，并在在静载工况条件对优化后的货箱强度进行验证。董志明等[5]对矿用自卸车货箱满载匀速行驶、举升卸货等4种工况进行力学性能分析，为轻量化设计提供了理论依据；Li 等[6]基于模态理论对空载工况下货箱的动态性能进行分析研究；王金刚等[7]对展开工况下翼开启式车厢骨架进行静力学分析，根据分析结果进行尺寸优化设计；刘钊等[8]基于克里格(Kriging)近似模型技术，依次对货箱在举升卸货和装载工况条件下单独进行优化。

在汽车结构轻量化设计方法方面， Trivers等[9]对静态工况条件下的汽车座椅进行无参数的拓扑优化，提高了座椅安全性能并实现轻量化设计；……