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本课题是基于Unigrahpics NX的有限元分析与优化设计技术,利用Unigrahpics NX软件提供的有限元分析及优化模块,对江西耐普实业有限公司针对江西德兴铜矿使用的SF3150型电动轮矿用自卸车,进行车斗耐磨橡胶垫衬板改造的结构优化设计。首先对电动轮矿用自卸车进行了较为系统的阐述,介绍了电动轮矿用自卸车的国内外发展情况,性能特点,工况特点以及结构特点。并根据公司项目部要求,结合国外(智利)橡胶垫衬板车斗的使用情况,对德兴铜矿现使用的SF3150型电动轮矿车车斗进行橡胶垫衬板改造。再利用Unigrahpics NX软件提供的有限元分析(CAE)模块对改造后的橡胶垫衬板车斗结构进行了有限元分析,并针对设计中发现的问题进行了优化设计,使其能满足各种工况的要求。在此之前对有限元分析方法进行了理论性的阐述,并描述了结构优化设计的基本概念、优化流程在Unigrahpics NX的NXNastran模块中用到的优化算法以及它们的优缺点。然后针对耐磨橡胶车斗结构设计存在的问题,结合优化理论,在Unigrahpics NX5.0软件中建立耐磨橡胶车斗的实体模型,再进入CAE模块,建立有限元分析模型对其进行静力分析,并利用CAE的优化模块对车斗衬板安装骨架进行了优化设计。整个设计过程是按照原使用的矿车车斗容量不变,整体骨架重量最小的基本原则对骨架结构进行优化设计。最后针对电动轮矿用自卸车运行的工况特点对橡胶垫车斗骨架进行了模态分析,以满足工况运行要求。耐磨橡胶车斗底架的高级仿真及优化结果表明,通过Unigrahpics NX软件的CAE模块进行的10次迭代优化能够使底架的重量降低32.4%,使底架的承载性能得到改善,为耐磨橡胶车斗机架的设计提供了指导作用。本课题结合橡胶车斗实际工况解决了车斗的结构设计中存在的问题,获得了合理的、经济性高的机械结构。表明基于有限元分析的结构优化设计技术可以在提高产品的设计质量、降低开发与生产制造成本及提高产品在市场上的竞争能力等方面发挥重要作用。