4.2 附属零部件优化

    车架上的前托架、前中支腿、尾梁、桥壳连接板、油气弹簧上支架、驾驶室前支撑、水箱支架等零部件进行了结构静力强度的计算分析，并对结构进行了优化设计，实现了在满足使用性能条件下减重的目的。在整个优化分析过程中，主要是根据应力分布首先提出结构优化措施，然后再进行计算验证；由于受到市场所选材料规格的限制，对各部分零部件只能作有限优化，其结构参数并未作连续变量优化。

    下面以前支腿为例，介绍优化分析过程。前支腿主要用于调平和起竖工况，一侧与纵梁连接，局部结构如下图所示。

    载荷和约束：前支腿的力学性能分析主要考虑起竖前的调平工况，所以载荷为地面的支反力，作用于法兰下表面；约束主要考虑局部结构的特点，对纵梁两端采用全约束，对加强横梁端面采用对称约束。

    优化结果：经过优化计算，板材的厚度从8mm减为6mm；前后封板结构按应力的分布情况进行了减重设计，减小了与纵梁接触部位的断面高度；纵梁内侧的加强梁也是按照前支腿断面的结构要求设计，降低了加强梁的高度。相比优化前，重量减轻了10.5%。

   
图6 支腿结构优化结果

    4.3 悬架支架动载荷工况优化

    悬架支架是油气弹簧与车架间的主要传力结构，传递动态和静态载荷，通过动力学分析将行驶、制动、扭转等动态载荷输入悬架支架模型，进行优化分析。悬架支架焊接于车架纵梁上平面，考虑到局部结构的特点，对纵梁的两端作全约束，对横梁的端面作对称约束,动态载荷施加在悬架支架的支耳处。

    通过优化分析，在保证结构的疲劳寿命满足使用要求条件下，对悬架支架结构进行了减重设计。优化后为悬架支架质量仅20kg，相比优化前重量减轻15%。

   
图7 悬架支架结构优化结果

    5 结论

    针对特种车辆底盘车架的结构和使用特点，在结构优化和设计过程中需要综合考虑静态和动态载荷的不同影响，对各种载荷工况进行分类处理。HTF系列八轴特种车辆底盘车架的优化设计结果表明，将上装设备工作过程中产生的载荷作为纵梁等主要结构计算和分析的依据，使用动态载荷作为支架等传力结构优化的条件，结构优化和设计结果满足总体设计要求。

 [参考文献]

[1] 小飒工作室 编.《最新经典ANSYS及Workbench教程》. 电子工业出版社, 2004年6月
[2] Marcelo Meira Dourado Nunes, et al. Dynamic Suspension Simulation. SAE Technical Paper Series, 2003-01-3648

    注：本稿件来自安世亚太10周年优秀论文。

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