钢-铝混合驾驶室材料-结构轻量化设计

为了得到更为完善的商用车驾驶室轻量化设计,提出了钢-铝混合驾驶室材料-结构一体化轻量化方法。首先基于灵敏度分析、等刚度近似理论与等强度理论建立了性能驱动的材料选择方法,并针对钢制驾驶室初步设计了钢-铝混合材料方案。然后通过折衷规划法的拓扑优化识别了驾驶室关键传力路径,并加强了相关结构。其次考虑驾驶室零件厚度、截面尺寸设计参数,建立了驾驶室质量、刚度及模态性能的径向基函数的代理模型,并采用多目标粒子群优化方法对驾驶室进行多目标优化设计。优化结果表明,在满足驾驶室刚度、模态和碰撞性能的要求下,驾驶室质量减轻了12.8%。该方法对钢-铝混合驾驶室轻量化有实际的工程指导价值。

基于组合优化方法的某型车载炮驾驶室轻量化分析

为了提高某型车载炮机动性,对车载炮驾驶室进行轻量化研究。为防止单一工况约束得到的尺寸优化结果在其他危险工况下不适用,同时使用冲击波最危险的两种工况的结构响应作为约束条件。为提高优化效率,使用拉丁超立方方法进行实验设计,分别对两种工况下驾驶室结构响应构建高精度代理模型。针对单一优化算法的缺点,采用组合优化方法,先使用多岛遗传算法缩小设计域范围,后使用非线性二次规划算法在缩小后的设计域寻优。结果表明,设计域缩小后,非线性二次规划算法不再陷入局部最优困境,且组合优化方法相比多岛遗传算法,计算代价大大降低。对优化结果进行验证,证明了优化的可行性。优化后驾驶室质量降低了8.06%,减重效果显著。

重型商用车驾驶室轻量化设计

以某重型商用车驾驶室为研究对象,运用拓扑优化设计方法对该驾驶室进行轻量化分析与改进设计,并与原驾驶室的性能进行了对比。结果表明,轻量化驾驶室的结构强度、刚度和低频固有振动特性不低于原驾驶室,并使驾驶室抗前部摆锤冲击和高顶驾驶室耐顶压性能得到了改善。在不改变驾驶室结构材料特性的条件下,使驾驶室质量减小46 kg,取得了良好的轻量化效果。

相对灵敏度与综合优化策略下的某商用车驾驶室轻量化设计

针对商用车驾驶室等复杂结构的轻量化设计,建立有限元模型。为避免优化的盲目性,提高设计效率,本文对模型进行灵敏度分析,建立各部件对驾驶室整体性能及总质量的贡献度;并进一步提出用相对灵敏度评价方法选择优化变量,简化变量选择过程。最后,提出3种基于不同优化方向的驾驶室结构设计方案:轻质量方案、高刚度方案及综合方案;根据不同优化结果的对比分析,综合优化方案快速实现了总体轻量化设计目标。

CFRP在商用车白车身驾驶室中的轻量化研究

通过实验与仿真建立了CFRP复合材料的本构模型.对某商用车白车身驾驶室进行静刚度和动态力学分析,在满足驾驶室车身刚度要求的条件下,选取CFRP复合材料对驾驶室模型进行材料代替,设计了钢/CFRP混合材料结构的驾驶室模型,并以通用有限元软件nastran对其求解.仿真结果表明,轻量化后的驾驶室模型的刚度基本保持不变,一阶扭转频率提升了27.3%,同时白车身驾驶室整体质量下降37.9kg,降幅达到11.3%,轻量化效果显著,CFRP复合材料在汽车轻量化领域具有广阔的发展前景.

某商用车驾驶室内饰件的轻量化设计

对某商用车驾驶室地毯和上、下卧铺3个主要内饰件进行轻量化设计:在不改变装饰性和不增加车内噪声的情况下,地毯减重3.42 kg;对卧铺骨架进行尺寸优化和拓扑优化,对卧铺铺板进行减重设计,在满足上、下卧铺设计要求和使用性能的条件下,共减重12.92 kg。通过实车试验证实了上述轻量化设计方案的可行性,同时车内噪声略有改善。

轨道车辆司机室操纵台的研究和设计

介绍了司机室操纵台的结构和设计要点,综合分析了复合材料在司机室操纵台上应用的特点和优势。针对某型机车车辆操纵台质量超重问题,根据不同部件安装位置及功能特点,选用不同的轻量化方案,最终实现了质量降低的要求。另外,对司机室操纵台的定制化要求、新材料应用、安装维护难度、阻燃性能等现状进行了思考,并展望了未来司机室操纵台的发展方向。

基于平均相对灵敏度评价法的商用车驾驶室轻量化设计

为了优化设计效率,基于平均相对灵敏度评价法进行商用车驾驶室轻量化设计,采用轻量化系数评估驾驶室的轻量化优化效果。拟定3种轻量化设计方案,从中进行优选。结果显示:将相对灵敏度较大的部件增厚20%,同时将相对灵敏度较小的部件减厚20%,可以使驾驶室减重24.6 kg,从而实现了最优轻量化设计。

地铁车辆司机室碳纤维复合材料头罩的分步优化设计

以某款地铁车辆司机室头罩结构为研究对象,通过自由尺寸优化、尺寸优化以及铺层顺序优化,结合制造约束和工程经验,对碳纤维内外面板的铺层方向、厚度及顺序进行优化,得到最终设计方案。仿真结果表明,在满足强度、刚度和稳定性要求下,优化得到的复合材料司机室头罩相比优化前质量下降27%,比原玻璃纤维材质头罩质量下降37%,达到了较理想的轻量化效果。

基于有限元分析的拖拉机驾驶室轻量化改进

为了满足拖拉机驾驶室骨架总成安全强度和轻量化的设计要求,运用有限元分析方法对量产的驾驶室骨架结构进行减重优化设计。以原驾驶室静载试验结果为改进依据,建立轻量化骨架数学模型。利用有限元分析软件模拟农林拖拉机防护装置静载试验4种工况强度,对薄弱结构进行二次迭代优化加强。最终,驾驶室骨架总成减重约20%,顺利通过农林拖拉机防护装置静载试验,现已批量生产并投入市场。

煤矿蓄电池式电机车独立驾驶室的优化设计

针对传统井下防爆胶轮车驾驶室质量大、隔音效果不佳、操作舒适性差等问题,介绍了一种煤矿蓄电池式电机车驾驶室的设计思路和方案。阐述了驾驶室的设计要求和结构特点,针对驾驶室的外观设计、主体结构强度分析、操作舒适性等关键因素,运用SolidWorks、Ansys等软件完成了三维模型的创建和强度分析,运用符合人机工程学的尺寸对驾驶室操作系统进行了合理布置。实际安装试验结果表明,经过优化设计后的驾驶室能满足可靠性及轻量化的设计要求,并在操作空间上有了很大的改善。

基于轻量化的重卡驾驶室举升系统设计

重卡车辆轻量化要求不断提高,对驾驶室举升系统零部件进行轻量化设计也必不可少。文章主要从举升缸的布置、举升缸的选型、液压泵的匹配、液压缸下支架的轻量化优化几个方向进行分析,从轻量化方向阐述各部件的设计要点,为举升系统的轻量化设计提供一种思路。

铝合金在工程机械驾驶室上的应用研究

驾驶室轻量化是当前工程机械发展方向之一,通过研究铝合金的选材方案、成形工艺、连接工艺和涂装工艺性能,制定适合于工程机械驾驶室的铝合金应用方案。

城轨车辆司机室承载结构拓扑优化设计

文章以某城轨车辆司机室承载结构为研究对象,针对司机室轻量化设计需求,采用变密度法对该结构进行拓扑优化设计,并详细阐述了拓扑优化流程、具体优化设计与分析。优化后的司机室承载结构构型更简化,在满足结构静强度要求的同时减重55.6%,轻量化效果显著。

某重型卡车驾驶室前悬托架、支座轻量化设计

驾驶室前悬置系统是驾驶室与车架的固定,实现支撑驾驶室、驾驶室翻转和衰减振动的重要组成部分。支座及托架是驾驶室前悬置的重要连接部件,其结构强度关乎车辆运行、支撑和固定驾驶室的安全问题。文章利用有限元分析软件Hyperworks对某重型卡车驾驶室前悬支架及托架进行了多工况分析,验证其结构强度要求;采用压铸铝替代精铸钢,在满足结构强度要求的同时实现了结构的轻量化。

QT700-8驾驶室前下防护支架铸件的开发

介绍了驾驶室前下防护支架的技术要求,分析了驾驶室前下防护支架的受力情况,为保证铸件受力部位的致密性,选用QT700-8替代ZGD650-830铸钢材质。通过调整铁液化学成分,优化孕育处理和球化处理工艺,使用优质的原材料控制铁液中微量元素的含量,保证铸件的球化质量,并控制组织中的珠光体体积分数,同时对浇注系统进行优化设计和多次工艺改进,成功开发出金相组织和力学性能均符合技术要求的驾驶室前下防护支架铸件,实现了铸件的轻量化,并降低了生产成本。

轨道车辆铝蜂窝结构司机室研制及仿真分析

铝蜂窝材料具有密度低,比强度高,减振降噪等优点,作为一种新型的纯金属微结构仿生复合材料,可以实现轨道车辆绿色环保的轻量化理念。为了确定铝蜂窝材料在轨道车辆实际应用情况,对比了不同结构司机室质量与噪声情况,同时对铝蜂窝司机室结构进行静强度和疲劳强度数值仿真分析,有助于更加了解其受力特点。结果显示:铝蜂窝板使用率在90%以上时,铝蜂窝司机室结构可以实现隔声量提高19.3%、轻量化18%的效果;所有工况下铝蜂窝司机室结构的应力均小于相应的许用应力,安全系数均大于1.15,满足EN12663标准要求,这对将来轨道车辆用铝蜂窝结构产品的设计优化、工艺改进,以及大批量应用可以起到理论支撑作用。

城市轨道交通车辆轻量化司机室结构研究

介绍了城市轨道交通车辆对司机室结构的要求,分析现有结构的优缺点,提出新材料碳纤维复合材料司机室及新结构全铝合金结构司机室,并提出实施方案。

内燃机车司机室防撞结构轻量化及耐撞性研究

依据TJ/JW 102—2017技术规范,完成了某型内燃机车司机室防撞结构的设计,并利用优化技术对其进行了轻量化,使其结构减重了32.6%;依据EN15227:2008标准,完成了该防撞结构的碰撞分析,根据分析结果对结构进行了优化,使其具有良好的耐撞性能。通过轻量化和碰撞分析,使设计的司机室防撞结构整体减重了29.7%,同时具备良好的耐撞性能。