基于ANSYS某断裂副车架的结构改进
基于ANSYS的车架结构优化设计
1.3 本文的主要研究内容
本文以某运油车的车架为研究对象， 运用 CATIA 软件对车架模型进行简化与 建立，利用 ANSYS 对车架进行参数定义，网格划分，作用力施加，自由度约束。 对车架进行包括弯曲工况、扭转工况、急减速工况、急转弯工况的静态分析，对 位移图与应力图进行分析， 为提高车架与整车的设计水平提供了理论基础，对提 高安全性与节能提供了理论价值。同时也对车架进行了模态分析，得出固有频率 与振型图， 提高整车的设计水平， 对提高乘坐舒适性与避免共振提供了理论支持。
2 基于 CATIA 与 ANSYS元分析分为三个阶段， 即前处理是对几何模型划分网格，建立能够求解 的有限元模型；处理是施加作用力，进行自由度约束，建立边界条件进行求解的 过程；后处理是使用户查看求解分析结果，分析计算问题的实质，方便后期研究 分析。 （1） 有限元法的分析步骤 有限元求解问题的基本步骤包括： ① 结构离散化。 ② 选择位移模式。 ③ 分析单元的力学特性。 ④ 把所有离散单元的平衡方程整合成一个整体平衡方程。 ⑤ 由平衡方程求解节点位移。 ⑥ 计算单元应变和应力。 （2） 有限元法的特点 ① 对复杂几何构形的适应性 单元具有良好的空间性， 并且具有不同的形状与连接方式，在实际的应用领 域中许多繁琐复杂不规则的结构都可以进行网格划分建立有限元模型。 ② 对各种物理问题的适用性 由于场函数形式并未受到限制，因此适用于各种力学，电磁学等有关问题， 而且还可以用于相互耦合的各种物理有关的问题[7]。 （3） ANSYS 单元库体系 ANSYS 单元库体系中有对各种问题分析时所需的单元类型，每种单元类型都 有一个特定的标识，例如，SOLID45，SHELL28，BEAM24 等单元类型，其数字表 示编号，数字前面的是表示单元类型的前缀[9]，SOLID 表示实体单元，SHELL 表 示壳单元，BEAM 表示板单元。主要类型见表 2.1。
副车架大梁断裂的修复加固方案
副车架大梁断裂的修复加固方案搅拌车在行驶过程中由于各种载荷及震动的影响，副车架大梁会产生弯曲应力和剪切应力。
特别是在路面不平、搅拌车严重超载或载荷不合理和紧急制动等情况下，应力较静载荷状态下增大几倍。
副车架的断面虽然按等强度和一定的安全系数设计的，但常因结构不合理、最大静载荷位置偏移、严重超载、长时间使用或使用不当等原因致使车架弯曲产生疲劳裂纹，甚至断裂，引起事故的发生。
若对已断裂梁采用焊接或焊接与铆接相结合的方法进行修复加固，可延长车架的使用寿命，所损车架也可再次使用。
1、副车架大梁断裂的修复副车架大梁断裂的修复应视其裂纹的长短及所在的部位采取不同的修理方法。
1.1当裂纹较短，且在受力不大的部位时，可直接用电弧焊修复。
焊修时，用砂布或钢丝刷打磨裂纹处，使其露出金属光泽，然后仔细检查，确定裂纹界限（即裂纹末端），在裂纹的末端钻d=φ5~φ8的止裂孔（如图1）以消除应力，防止裂纹扩展。
并用砂轮或凿子沿裂纹开焊修坡口（如图2），焊接时，选用抗裂性能好的低氢型碱性焊条，电流120A，直流反接，堆焊高度不超过平面1~2mm，焊后用砂轮机打磨平整，保证焊缝刚度基本一致，以减少焊修表面的应力集中。
1.2当裂纹较长，但未扩展到整个横截面，且在受力不大的部位时，先按1.1所述方法将断裂缝修焊后，再采用三角腹板（如图3）加焊于裂缝处。
加强板的厚度应不大于纵梁厚度，且材质相同。
焊接三角形腹板时，先将腹板放在裂纹对称的位置上，点焊3~4处，然后沿四周焊牢（如图4）。
1.3当裂纹较长已扩展到整个横截面，或虽未达到整个横截面，但在受力较大的部位时，先按1.1所述方法将断裂缝修焊后，再采用二件L形或一件槽形加强腹板（如图5）加焊于裂纹处，以使翼面和腹面同时加强。
施焊顺序应从纵梁侧面中部移向两端。
加强板的长度，应根据焊缝大小及受力部位而定。
为减少应力集中，加强板的端部应做成U形缺口（如图6）。
2、副车架大梁的加固根据情况可在大梁内、外侧加铆加强板以进行加固。
基于ANSYS的车架横梁结构改进设计
２４ 转弯工况 ．
垂直载荷按 ５５Ｘ１ Ｎ计 算 ，在车的横向施加 ． ０
３ 主要参数 与材料常数
表 ｌ 主要部件 材料物 理参数
４ 评 价 点
Ａ１ Ａ２ Ａ３ Ａ４、 Ａ５、 ６、 Ａ７ Ａ８、 Ｂ１ Ｂ２、 Ｂ３、 Ｂ４、 Ｂ５、 、 、 、 、 、
Ｂ 、 Ｂ 分别为拐角及加筋处 ， Ｂ、 具体位置如图３ 所示。
１ 两 种 结 构 有 限元 模 型 建 立
１ １ 结 构 介 绍 ．
旧结 构 如 图 １ （ ） 所 示 ，新 结 构 如 图 １ （ ） 所 示 。 ａ ｂ
图 ２ 计 算 时车架有 限元模 型
（） 结 构 ａ旧
２ 计算 的载荷工况边界条件施加 ］
２ １ 弯 曲 工 况 ．
基 于 Ａ Ｓ Ｓ 车 架横 梁 结构 改 进设 计 ＮＹ 的
杜 娟 ，迟 明君 ，张廷 虎 郑 长 波 ， ，邵 能 强 （．聊城 大学汽 车与 交通 工程 学 院 ，山 东聊城 ２２５ ；２ 郑 州宇通客 车股 份 有限公 司 ，河 南郑 州 ４０ １ ） １ ５０９ ． ５０６
ｓｒ ｓ ｆｎ ｗ ｓｒ ｃｕ ｅ ｗａ ｏ ａｅ ｎ ｎ ｌｚ ｄ ｗ ｔ ｈ ｌ ｔ ｃｕ ｅ ｂ ｈ ｎ ｔ ｌｍｅ ｔ ｎ ｌ ｓｓ ｍｅｈ ｄ Ｔ ｅ ｒｔ ｎ ｌ ｙ ｏ ｅ ｉｎ ｉ ｔ ｓｏ ｅ ｔ ｔｒ ｓｃ ｍｐ ｒ ｄ ａ ｄ ａ ａｙ ｅ ｉ ｔｅ ｏｄ ｓ ｅ ｕ ｈ ｕ ｒ ｔｒ ｙ ｔ ｅ ｆ ｉ ｅｅ ｎ ａｙ ｉ ｔｏ ． ｈ ａ ｉ ａ ｉ ｆｄ ｓ ｍ— ｉ ｅ ａ ｏ ｔ ｇ
Ａ ｂｓｒ ｃ ｔ ａ ｔ： Ａｓｔ ｅ ｉｔ ｇ ａ ａ ｔｎｇｃ ｏ ｓ ｅ ｍ ｆｅ ｒ ｃ ｎｇ ｉ ｓ ｈ ｎ ｅ ｒ ｌｃ ｓｉ ｒ ｓ ｂ ａ ｏ ｎ ｃ ａ ｋｉ ｎ ｕ ｅ， ｔ ｅ ｂｅ ｔ ｈ ａｍ ｔｕ ｔ ｅ ｏ ｅ ｉｎ ｗａ ｍｐ ｏ ｅ ｓ ｅ ｉｌｙ Ｔｈ ｆｅ ｔｖ ｓｒ ｃｕｒ ｆｄ ｓｇ ｓｉ ｒ ｖ ｄ ｅ ｐ ｃａｌ ． ｅ ｅｆ ｃｉｅ
基于ANSYS的自卸车副车架有限元分析及结构改进
中 图分 类 号 ：Ｈ１２ Ｔ ２ ６ Ｔ １ ；Ｐ ０
文 献标 识 码 ： Ｂ
文 章 编 号 ：０ ０ ４ ９ （０ ２ ４ ０ ２ － ３ １ ０ — ９ ８２ １） — ０ ２ ０ ０
对 这 一 情 况 ， 用 ＡＮＳ 运 ＹＳ软 件 对 副 车 架 受 力 情 况 进 行
ＹＪ １ ８型 自 卸 车 用 于 矿 山 等 野 外 作 业 场 所 的 运 ３２ 输 ， 具 有 牵 引 力 大 、 重 量 大 、 格 低 等 优 点 ， 卸 车 它 载 价 自 主要 部件 为 主 副车架 、 驶 室 、 箱 、 压举 升 机构 、 驾 货 液 发 动 机 、 速 器 等 ， 个 部 件 对 于 汽 车 的 质 量 以 及 使 用 寿 减 各 命 都 有 重 要 的 影 响 ， 其 中 副 车 架 的 设 计 是 整 车 设 计 中 关 键 的 一 环 。 车 架 起 连 接 主 车 架 和 货 箱 的 作 用 ， 在 副 旨 确 保 主 车 架 载 荷 的 均 匀 分 布 ，并 增 加 主 车 架 的 强 度 和 刚 度 。 该 车 正 常 使 用 ３ ５个 月 左 右 ， 车 架 纵 梁 宽 度 在 ～ 副 转 折 处 和 方 横 梁 处 就 出 现 了 焊 缝 开 裂 （ 图 １ ， 机 如 ）司
程 度 ， 用 Ａ Ｓ Ｓ软 件 对 副车 架 结 构在 不 同工 况和 不 同栽 荷 下 作 全 面 的 有 限 元 分 析 ， 出其 疲 劳裂 纹 产 生 的 原 因 ， 厂 采 ＮＹ 找 为
家提 出 了优 化 的 改进 方案 。 关 键 词：有 限 元 分 析 副 车 架 工况 疲 劳 裂 纹
ＧＰ ， 松 比 为 ０ ３ 密 度 Ｐ 为 ７ ８ １ ｇ ｍｍ 最 小 屈 ａ泊 ．， ．ｘ ０ ／ ；
基于ANSYS的车架结构优化设计
基于ANSYS的车架结构优化设计车架结构在汽车工程中起着至关重要的作用，它是支撑整个车辆的骨架，承受着来自地面、悬挂系统和动力系统的力和扭矩。
为了满足车辆的性能要求，提高安全性和降低噪音振动，车架结构需要进行优化设计。
本文将通过使用ANSYS软件进行车架结构优化设计，并详细介绍整个优化设计过程。
第一步是建立车架的有限元模型。
有限元分析是一种以离散化方法来近似连续物体的一种数学方法。
在车架结构的有限元建模中，可以使用SOLID186单元来模拟车架的实体结构。
同时，还需要将汽车的质量、车轮的载荷等加载到有限元模型中。
第二步是进行静态结构分析。
静态结构分析是车架结构优化设计的基础，可以评估车架在不同载荷情况下的应力和变形情况。
在进行静态结构分析之前，需要根据汽车设计标准和车辆使用条件来确定适当的载荷情况。
采用ANSYS软件进行静态结构分析，可以得到车架的应力和变形分布情况。
第三步是进行优化设计。
优化设计是车架结构设计中的重要环节，可以通过调整车架的材料、形状和尺寸等参数来改善车架的性能。
在ANSYS 中，可以使用自动优化工具进行优化设计。
首先，需要定义优化目标函数和约束条件，例如最小化最大应力、最小化车架的质量等。
然后，可以选择不同的优化算法，如遗传算法、粒子群优化等，来最优解。
通过多次迭代和分析，可以逐步得到最优的车架结构。
第四步是验证优化结果。
在优化设计完成后，需要进行验证来确认优化结果的可行性和有效性。
可以对优化后的车架结构进行静态结构分析、模态分析和疲劳寿命分析等，来评估车架的性能和可靠性。
如果结果满足要求，就可以进行后续的制造和测试。
总之，基于ANSYS的车架结构优化设计可以帮助工程师更好地理解和改善车架的性能。
通过使用ANSYS软件进行有限元建模、静态结构分析、优化设计和验证，可以得到最优的车架结构，提高汽车的性能和安全性。
同时，车架结构优化设计还可以减少材料的使用和降低成本，对环境也有积极的意义。
基于ANSYS Workbench电加热支架结构运输断裂分析
约束和载荷：对电加热支架结构进行受力分析，设置 20kg 质量点的方式来替代电加热的重量载荷。质量点两 端各设置为 10kg，行为设置为 regid 状态，模拟支架在安 装电加热后的载荷状态。最后竖直向下施加默认地球重力 9.8m/s2，并在支架结构四端施加固定支撑处理。
图 1 支架开裂图
1 前处理 常规的 PTC 电加热支架模型见图 2。一般安装在蒸 发器后侧对冷风进行加热控温。支架四端被螺栓固定在 蒸发器侧板上，支架结构 长 2.0m，高 1.2m，板 材 厚 度是 2mm。材料是 Q235 材料，其弹性模量 E=2.00伊105MPa，泊 松比为 u=0.30。材料的屈服强度实测为 235MPa，抗拉强 要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要
计，采用电加热剖面结构是“几型”的设计，见图 3 所示。
已远超材料极限强度，大概率会发生断裂现象，不满足结
在上述原有载荷的基础上，进行静力学求解处理，结 构强度设计的要求。经过重新优化结构设计，由支架剖面
果见图 4 所示。新支架结构模型在承受电加热重量时，结 “L 型”结构优化设计成“几型”结构，加强了结构刚性。新
结构的屈服强度（241MPa），满足结构强度设计及运输结
该电加热钣金剖面结构是“L 型”结构，在随机振动载荷 构可靠性的要求，见图 5。
下局部结构薄弱位置有很大的应力集中，断裂分析极高。为
经过仿真计算，PTC 电加热旧支架结构在高速公路运
了强化加热器支架结构的刚性，对该钣金结构进行优化设 输载荷下，2sigma 最大等效应力为 719MPa，局部振动应力
自卸车副车架的分析及优化
ｂｙ １５％ ，ａ ｎ ｄｔ ｈｅｌｏｗｅｓｔｆｕｅｌ ｃｏｎｓｕｍｐｆｉｏｎ ｒａｔｅ ｄｅｃｒｅａ ｓ ｅｄｂｙ２％ ．
图 ３ 副车架有限元模型
收 稿 日期 ：２０１１－０４－０７ 基 金项 目：广西科学研究 与技术 开发项 目（桂科能 １０１０００２６） 作 者简介 ：黄 伟 （１９６３一 ），男 ，广 西人 ，教授 ，工学博 士 ，研究 方 向：机械设计 及理论 ；陆海 漫 （１９８６一 ），男 ，广西人 ，硕 士 ，研 究方
ＭＰａ，材 料 密度 为 ７ ８５０ ｋｇ／ｍ ，松柏 比为 ０－３，屈服 极 载到车架 。自卸车举升时要求平稳的停在路面上 ，因
限为 ２３５ ＭＰａ。
此给副车架纵梁施加 了 ｙ方向的约束 ，对前横梁施
２．３ 有 限元 模 型 网格 划 分
加了 、ｙ 、ｚ方 向的约束 ，对后横梁施加 了 ｙ、ｚ
Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｕｂｆｒａｍｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｄｕｃｋ Ｔｒｕｃｋ
ＨＵＡＮＧ Ｗ ｅｉ，ＬＵ Ｈａｉ—ｍａｌｌ，ＯＵ Ｃｈａｎｇ－ｓｏｎｇ，ＹＡＮＧ Ｃｈｕｎ—ｌａｎ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｉｎｇ，Ｇｕａｎｇｘｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａ ｎｎｉｎｇ ５３０００４，Ｃｈｉｎａ）
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｇａｓｏｌｉｎｅ ｅｎｇｉｎｅ；ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ；ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｕｐｅｒｃｈａ ｒｇｅｒ
基于ANSYS的自卸车副车架有限元分析及结构改进
2012/4机械制造50卷第572期满足要求,并且有较大的富裕量。
这是因为计算时载荷是理想化的。
在实际工作中,会产生偶然性载荷,包括轨道的倾斜、轨道杂质等产生的载荷。
4结束语通过对有限元分析结果与传统的赫兹理论结果进行比较,说明采用ADINA 进行分析时,计算精度与模型的网格划分密度关系较大。
计算结果表明,该大负荷滚轮推车在性能上可满足使用要求,并且许用应力较大的富裕量完全可以克服在实际工作中的偶然性载荷。
参考文献[1]Fra 觢tia,Lubor.Numerical Solution of Elastic Bodies in Contact by FEM Utilising Equilibrium Displacement Fields [J ].Computational Mechanics,2007,41(1:159-174.[2]岳戈,陈权.ADINA 应用基础与实例详解[M ].北京:人民交通出版社,2008.[3]李虎林,易湘斌.产品开发中的多软件联合仿真技术[J ].机械设计与制造,2008(4:55-56.[4]彭文生,黄华梁.机械设计[M ].武汉:华中理工大学出版社,2009.[5]成大先.机械设计手册第一卷.(第4版[M ].北京:化学工业出版社,2002.[6]刘长虹.车架的随机静强度分析在粗糙集理论中的应用[J ].机械设计与制造,2005(10:1-3.葺(编辑功成YJ3128型自卸车用于矿山等野外作业场所的运输,它具有牵引力大、载重量大、价格低等优点,自卸车主要部件为主副车架、驾驶室、货箱、液压举升机构、发动机、减速器等,各个部件对于汽车的质量以及使用寿命都有重要的影响,其中副车架的设计是整车设计中关键的一环。
副车架起连接主车架和货箱的作用,旨在确保主车架载荷的均匀分布,并增加主车架的强度和刚度。
在该车正常使用3~5个月左右,副车架纵梁宽度转折处和方横梁处就出现了焊缝开裂(如图1,司机如不注意,极易酿成大梁断裂甚至翻车的大事故[1]。
基于ANSYS的某自卸车副车架模态分析
的 大 小 主 要 取 决 于主 车 架 的 结 构 、 载 荷 、 路 为 侧 向 弯 曲 ， 呈 波 浪 形 。在 副 车 架 中部 振 幅
面 不 平 度 以及 自身 的 结 构 。 为 了 提 高 抗 扭 刚 最 大 。 中 部 与 端 部 之 间的 位 置 次 之 。
度 ， 通 常 采 用 图 中 所 示 的 交 叉 梁 结 构 。 同
驶 安 全 性 有 重 要 的 意 义 。
选 择 分 析 类 型 为 模 态 分 析 。 ＡＮＳＹＳ提 供
二 、分 析 目 的
了 多 种 求 解 方 法 ， 在 此 分 析 中 采 用 Ｓｕｂｓｐａｃｅ
目前 运 营 的 自卸 车 其 副 车 架 的 形 式 根 据 法 。 由于 低 阶 频 率 对 副 车 架 的 影 响 较 大 ， 所
叉 梁 焊 接 而 成 。 相 比 较 实 体 车 架 ， 由 于 主 要 振 型 进 行 分 析 。如 图３
分 析 结 构 的 模 态 ，所 示 图 中 已经 进 行 了 一 些
第 …阶 振 型 以弯 曲 为主 ，最 大 位 移 处
省 略 和 简 化 ， 根 据 相 关 定 理 ，这 并 不 会 影 响 在副 车架 中段 ， 曲线 平滑 。跟第 二阶模 态相
［１］ 潘艳 君 ，张 宗 宝．基 于ＡＮＳＹＳ的 搅 拌 车
在 保 证 强 度 和 刚 度 的 同 时 ， 汽 车 在 实 副车 架应 力 分析 ．专 用 汽 车 ，２００９．０９
际使 用过程 中，作用在 车身 上的主 要是 动载
［２］ 杨 涛，李光攀．基 于ＡＮＳＹＳ的专用车车
荷 ，尤其 是这类 非公路 自卸 车， 工作环 境相 架模 态分析 ．专用汽车，２００８．１１
基于ANSYS Workbench的车架结构有限元分析及拓扑优化技术研究共3篇
基于ANSYS Workbench的车架结构有限元分析及拓扑优化技术研究共3篇基于ANSYS Workbench的车架结构有限元分析及拓扑优化技术研究1基于ANSYS Workbench的车架结构有限元分析及拓扑优化技术研究随着汽车行业的快速发展，越来越多的汽车制造商在车辆设计中使用有限元分析技术来优化其设计。
车架结构作为汽车的基础组件，其性能直接影响整个车辆的安全性和稳定性。
因此，基于ANSYS Workbench的车架结构有限元分析及拓扑优化技术研究成为了汽车行业的热点问题。
首先，对车架结构进行有限元分析。
有限元分析是一种基于数值计算的工程分析方法，通过对车架结构进行建模、分析，可以预测车架在受力情况下的变形和应力分布，为车架结构的设计优化提供依据。
在分析过程中，需要考虑到汽车运行时架构所受的各种载荷，如重载、碰撞、悬挂等，并基于此建立合理的有限元模型，以获取准确的分析结果。
其次，在有限元分析的基础上，进行车架结构的拓扑优化。
拓扑优化是一种通过对物体表面进行材料、几何形状和边界条件的优化来减小物体质量而不牺牲其刚度或强度的过程。
在车架结构的拓扑优化中，需要变化车架结构的拓扑形状和尺寸，以达到最优的结构几何形状，并在不降低其强度和刚度的情况下降低其重量。
这些优化参数将被输入到有限元模型中，以验证优化方案的准确性和可行性。
最后，结合有限元分析和拓扑优化技术，开展实验研究。
实验研究是验证车架结构有限元分析和拓扑优化方案可行性的关键步骤。
通过对车架结构进行真实场景的测试和检验，可以检验分析结果和优化方案的准确性与可靠性，并对分析程序和拓扑优化技术进行改进和优化。
综上所述，基于ANSYS Workbench的车架结构有限元分析和拓扑优化技术研究是目前汽车设计领域的热点问题。
这种技术的模拟和验证可以为车辆制造商提供更加精确、高效和经济的汽车设计方案，同时也可以促进汽车行业的发展和进步综合以上研究，基于ANSYS Workbench的车架结构有限元分析和拓扑优化技术是一种可行的方法。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
由于 该 自卸 车 副 车 架 结 构 简 单 ， 此 直 接 在 因 ＡＮＳ ＹＳ软件 中建模 。考 虑 到倒 角 对 计算 结 果 影 响 很
小， 但却 极大 地影 响计 算速度 ， 以在 建模 时忽 略 了倒 所
收 稿 日期 ：２ １— １ ２ ｝修 回 日期 ：２ １ —２ Ｏ ０ １１ — ８ ０ １ １一 ８
０ 引 言
角， 并且认 为 结构 中的焊 接是理 想 连接 。 １３ 副车 架的有 限元模 型 ． 本文 采用 Ｓ ｌ ２的单 元 类 型 ， 是 带 有 中 间节 ｏｉ ９ ｄ 它 点 的四面体 结 构 ， 能很 好 地划分 不规 则 的网格 ， 有可 具
某 公 司生 产 的 自卸 车被广 泛使 用 于建筑 工地 及各
况进 行 静 态 分 析 ，得 出变 形 图及 应 力 分 布 规 律 ，最 后 对 应 力 集 中部 位 进 行 结 构 改 进 以提 高 其 使 用 强 度 。
关 键 词 ：ＡＮＳ Ｓ 副车 架 ；静 态 分 析 ；有 限元 分 析 Ｙ ； 中 图分 类 号 ：Ｔ ３ ＴＨＩ ３ ４ Ｐ １： ２ ． 文 献 标 识 码 ：Ａ
轴 在卸 货 时承受 载荷 ， ｘ加强 梁起 抗扭作 用 。
边 界条 件 的处理 是 有 限元 计 算 的关键 ， 照实 际 按
情况， 只有 副车架 中 的两 根 纵 梁直 接 承 受 着满 载车 厢
的重量 。 已知该 车 满 载 车 箱 的重 量 为 １ ×１ Ｎ， ６ Ｏ 因
此求 得每 根纵 梁承受 的载荷 为 ８ Ｏ ×ｌ Ｎ。
构 ， 要 由 ２根 纵梁 、 主 ６根 横 梁 焊 接 而 成 。纵 梁 为 长
５６ ０ｍｍ 的薄 壁 箱 形 梁 ， ０ 由板 厚 ７ ｍＥ 的 Ｑ３ ５ ４ ｂ结
构 钢压 制而 成 ； 横梁 为 长 ６ ０ｍＥ、 厚 ５ｍｍ 的箱 形 ９ 板
梁， 且每 根横 梁 上面 有 两个 支撑 板 。副 车架 的后 翻 转
因 为实际 连接 孔 的半 径 比 ３ ５ｍｍ 小 。但 考 虑 到 小 孔
左纵梁 前端 和 中部 以及 右纵 梁 前端 应 力均 较 大 ， 中 其
最大应 力位 于左前 孔约束 处 ， 达到 ７ ９ＭＰ ， １ ａ 超过 材料
的屈 服极 限 ， 是引起 断裂 的主要 原 因。
连接 时 ， 移约 束的相 对变化 不容 易确定 ， 以该孔 的 位 所 选择 是合适 的。
架 连接 的位 置平 移 到 副车 架上 钻 孑 约 束 ， Ｌ 由于 连接 面 积为 ｉ ０ ０ｍｉ。 因此 孔 的半 径 设 置 为 ３ ０ ×７ ｌ ， ｌ ５ｍｍ； ②
由于后 桥采 用一 个 联 合 悬架 与 车 轮 连接 Ｌ ， 连接 面 ４且 ］ 积 为 ３ ０ ０ ｍｍ 因 此 平 移 到 副 车 架 上 钻 孔 约 束 。 ０ ×７ ，
２ ２ 约 束 的 处 理 ．
钢板 弹簧 和轮 胎 与 主车 架 直 接 连接 ， 副 车 架 采 而
用 Ｕ 型螺 栓与 主纵 梁紧 密连 接嘲 ， 以对该 副 车 架 的 所
图 １ 剐 车 架 的 结构 图
有 限元 模型 作 如下约 束 处 理 ： 将 前钢 板 弹 簧 与 主 车 ①
１ ２ 副 车 架 的 实体 模 型 ．
基 于 ＡＮＳ ＹＳ某 断 裂 副 车架 的结 构 改进
张 玉 宝 ， 刘 晓 娟
（ 内蒙 古 科 技 大 学 机 械 工 程 学 院 ， 内蒙 古 包头 ０４１） １ ０ ０
摘 要 ：针 对 某 自卸 车 副 车 架经 常 出 现 断 裂 的 现 象 ， 利 用 ＡＮ Ｙ Ｓ Ｓ软 件 建 立 副车 架 三 维 实 体 模 型 ．并 对 其 各 工
第 ２期 （ 第 １ １期 ） 总 ７
２１ ０ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ年 ４月
机 械 工 程 与 自 动 化 ＭＥ ＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩ ＯＮ
ＮＯ．２ Ａ ｐｒ ．
文 章 编 号 ：６ ２６ １ （０ ２ ０— ０ ７０ １７ — ４ ３ ２ １ ） ２０ ６— ２
种金 属矿 石 、 炭等 资源 的开 采工 地 ， 经常 出现 的副 煤 而
车架 断裂 现象不 仅 影 响着 整 车 的性 能和 寿命 ， 且 影 而 响公 司 的声誉 。本 文对该 副 车架 的各工 况进 行有 限元
静 态 分析 ， 出断裂 的原 因 ， 后对 应力 集 中的部 位进 找 然 行 结构 改 进 以提 高其 使用 强度 。
１ 副 车 架模型 的建 立
１ １ 副 车 架 的 结 构 ．
塑性 、 变形 的能力 ， 大 在受 力分 析 中可 以得到 良好 的精
度［ ］ 】 。该 副 车 架 的 材 料 为 Ｑ３ ５ ， 性 模 量 Ｅ一 ４ｂ 弹 ２ １ ０ ＭＰ ， 松 比 一０ ３ 密度 ｌ ５ ｇ ｍ ． ×１ 。 ａ 泊 ．， Ｄ ８ ０ｋ ／ ， ＝７ 屈 服 强 度 为 ３ ５ ＭＰ ， 拉 强 度 为 ５ ０ ＭＰ ～ ４ ａ 抗 １ ａ ６ ０ＭＰ ， ５ ａ 由于工作 环境恶 劣 ， 安全 系数取 ｌ ２ －。
副车 架的结 构 如图 Ｉ所示 。该 副 车架为 边梁式 结
网格 的划 分 直 接 影 响 分 析 结 果 的 精 度 和 计 算 速
度 ， 文选用 ２ Ｔ 的 单元 网 格 ， 划 分 ｌ ５５ ２个 本 ０ ｍｌ ｌ 共 １ ７
单元。 ２ 求解 中的处理
２ １ 载 荷 的 施 加 ．
作者 简介 ：张玉宝 （９ ２） 】６ 一 ，男 ，内蒙古丰镇人 ，教授 ，博 士，研究 方向装备制造业。
・
６ ・ ８
机 械 工 程 与 自 动 化
２１ ０ ２年 第 ２期
如 图 ２所 示 。
况二 的应力 云 图如 图 ５所 示 。从 图 ５可 看 出 ， 改进 前
根据 以上处 理算 得 的应 力 应 该 比实 际 情 况偏 小 ，