叉车桥壳垂直弯曲疲劳试验
某电动车后桥壳结构疲劳寿命分析
10378某电动汽车后桥壳结构疲劳寿命分析卿宏军 韩旭（湖南大学车身先进设计制造国家重点实验室 湖南 长沙410082）摘 要:本文以拟开发的某电动车后桥壳为研究对象,分别采用后桥壳总成垂直弯曲疲劳强度台架试验规范中标准交变载荷和某相近车型实测随机载荷谱，利用准静态迭加方法（Quasi-Static Superposition）得到结构各节点时间历程疲劳分析载荷,对该后桥壳结构进行了结构抗疲劳分析。
分析结果对后桥壳总成零件结构设计改进，以及后桥壳总成垂直弯曲疲劳强度试验规范的修订完善具有一定指导意义。
关键词：后桥壳 标准交变载荷 随机载荷谱 准静态迭加 疲劳分析中图分类号：U461.７ 文献标识码：AThe structure durability analysis of a certainelectromotion vehicle rear bridgeHongjun Qing , xu han(State key laboratory of advanced design and manufacturing for vehicle body Hunan chang sha P.C 410082) Abstract: The paper’s main study is based on a certain electromotion vehicle rear bridge durability life. Two type loads including standard cycle load and road spectral load gathered from a certain similar existing vehicle are adopted .accordingly, the method of quasi‐static superposition is adopted to get the time history stress loads of all structural nodes .finally, the rear bridge structure durability life analysis is achieved using these loads. The results have some guidance on how to improve the durability performance of the parts of rear bridge and adjust the corresponding test parameters of rear bridge bending durability test scheme.Key words: rear bridge shell, standard cycle load, road spectral load, durability analysis.1.前 言电动汽车后桥壳属于整车关键结构件，在使用过程中，本身会受到各种交变载荷的作用，易引起结构疲劳裂纹，影响整车安全和使用性能。
驱动桥壳疲劳寿命试验台设计说明书
前言 (1)1 绪论 (2)1.1 汽车测试技术概述 (2)1.1.1汽车测试技术的概念 (2)1.1.2发展汽车试验检测技术的重要意义 (3)1.1.3汽车测试方法分 (4)1.1.4我国汽车检测技术的未来发展方向 (5)1.2 汽车驱动桥寿命测试方法 (6)1.2.1汽车驱动桥疲劳寿命试验的必要性和意 (6)1.3 本课题的来源及其目的 (7)1.4 本课题的主要研究内容 (7)2试验台的总体结构设计 (9)2.1 试验台各部分组成及其功用 (9)2.2 模拟加载系统原理 (9)3试验台驱动变速箱的设计 (12)3.1 传动方案的确定 (12)3.2 最大转矩的计算 (13)3.3 齿轮的设计 (14)3.3.1选择齿轮材料 (14)3.3.2确定齿轮传动精度等级 (14)3.4 轴的设计 (21)3.4.1轴的设计 (21)3.4.2Ⅱ轴的设计 (23)3.4.3Ⅲ轴的设计 (24)3.4.4Ⅳ轴的设计 (25)3.4.5Ⅴ轴的设计 (26)4 零件的强度校核 (28)4.1 轴的强度校核 (28)4.1.1 Ⅰ轴的校核 (28)4.1.2Ⅱ轴的校核 (30)4.1.3Ⅲ轴的校核 (34)4.1.4Ⅳ轴的校核 (36)4.1.5Ⅴ轴的校核 (40)4.2 轴承的校核 (43)4.3 键的校核 (44)4.3.1 平键的校核 (44)4.3.2 花键的校核 (46)5 结论 ...............................................................................................错误！未定义书签。
致谢 . (48)参考文献 (49)附录A1 (50)附录B1 (63)2随着汽车行业的不断发展壮大，对各种汽车车辆的工作性能和可靠性等的要求也越来越高，尤其是在特殊路况和工作条件下运行的越野，大型重载等特种车辆，这方面的要求就更高。
液压登车桥桥壳的种类及优缺点
液压登车桥桥壳的种类及优缺点
借助液压登车桥，叉车能直接驶入汽车集装箱内部进行批量装卸作业。
只需单人操作，不需要动力电源，即可实现货物的安全快速装卸，即可减轻劳动强度，又能成倍提高装卸作业效率，加快物料流通速度，获取更大经济效益。
广泛应用于码头、站台、仓库等地。
可根据用户的不同需要,在外形尺寸,承受载荷等方面作特殊设计。
登车桥安装在货台的侧面，与货台地面和侧面齐平。
登车桥的桥板可上、下倾斜，其外端可高出或低于货台平面，使之与车厢等高。
桥壳是液压登车桥主要部件，那么桥壳有哪几种呢？
1、冲焊桥壳冲焊桥壳工艺是经过气割下料后，中频加热冲压成型后两半对焊。
这是一种传统的桥壳加工形式，具有工艺简单、材料利用率高、质量小、韧性高、弹性好、成本低的优点。
但由于冲焊过程中，材料受热，使得材料分子结构发生了变化，失去了原有的状态致使强度降低。
同时，由于在焊接过程中，不可避免地出现焊接缺陷，而焊接缺陷是影响整体强度的主要原因之一。
2、铸造桥壳具有刚性好、强度高、塑性变形小、易铸成等强度梁等优点，但韧性及弹性没有冲焊桥壳好。
为了达到更大的承载能力，往往以加大截面、增加安装尺寸的方式进行局部加强，这就使得整体质量大、铸造质量不易保证、成本较高，不适合整车进行轻量化及降成本设计。
3、整体冷成型无焊缝桥壳：这是一种新型的桥壳成型方式，其特点是采用国际最先进的低合金无缝钢管整体冷成形，无纵向焊缝，消除了由于材料受热而使晶格发生变化后强度下降的影响。
在冷成形的过程中，反而使强度大幅度提高，据实验，冷成形桥壳的抗弯和疲劳强度比热成型两半壳焊接桥壳可提高近一倍。
VDI循环下的叉车货叉疲劳优化及试验验证
质量不变的情况下 ，根部应力大幅降低 ， 疲劳寿命显著增加．
１ 货 叉结 构 优 化
初 始货 叉做疲 劳试 验 时 ，在第 ６ ３ ７ ８ ５ ６次 时断 裂．
为 了与试 验情况 相一 致 ，本 文 把 货叉 装 在 货叉 架 上 进 行 静态 模拟 分析 ，货 叉 的材料 参 数 如表 １所 示 ．把 在 Ｕ Ｇ 中建 立 的 三 维 模 型 导
抗拉 强度／ ＭＰ ａ
屈 服 强 度／ ＭＰ ａ
［ 收稿 日期 ］２ ０ １ ６— ０ ７—１ ８ ［ 修 回日期 ］２ ０ １ ６一 ｏ ９—１ １ ［ 作者简 介 ］孟 令 利 （ １ ９ ８ ９一） ，男 ，硕 士 研 究 生 ，研 究 方 向为 车 辆零 部 件 疲 劳 寿 命． 通讯 作 者 ：刘 显 贵 （ １ ９ ７ ３一） ，男 ，教授 ，博士 ，研究方 向为汽 车设计 ．Ｅ － ｍ ａ ｉ ｌ ： ｌ ｘ ｇ ｕ ｉ ｄ ｕ ｃ ＿ ３ １ ６ ２ ＠１ ６ ３ ． ｔ ｏ ｍ
第 ５期
孟令利 ，等 ：Ｖ Ｄ Ｉ 循环下的叉车货叉疲劳优化及试验验证
’ ４ ７・
采用 Ｒ Ｂ Ｅ ３集 中加 载 ，加 载 点 距 离 货 叉 根 部 ５ ０ ０ ｍ ｍ，安 全 系 数 为 １ ． ５ ，所 以 ３ ． ５ ｔ 的 货 叉 加 载 为 ５ ２ ． ５ ｋ Ｎ．建立 的货 叉有 限元模 型 如图 １所示 ．
变形．以上文献在疲劳计算 ，确定加载载荷谱时，未能与实际工况相结合 ，相关结论可能会与实际工 况下疲劳可靠性有较大偏差．文献 ［ ９ ］对路 面随机激励下驱动桥壳的疲 劳可靠性进行分析和优化 ； 文献 ［ １ ０ ］提出了随机载荷作用下风 电齿轮箱轴承疲劳寿命 预测方法 ，都说明用实测载荷谱进行分 析 和试验 的结 果 与实 际情况 较为 吻合 ．
基于虚拟试验的工程机械驱动桥桥壳疲劳设计
2020年第11期网址： 电邮：*******************基于虚拟试验的工程机械驱动桥桥壳疲劳设计吴慧1，杨军2（1.广西机电职业技术学院，南宁530007；2.广西玉柴机器股份有限公司，广西玉林537005）结构的有限元分析载荷谱确定结构危险部位危险部位的名义应力谱危险部位疲劳寿命材料的S-N 曲线疲劳累积损伤理论图1名义应力法分析步骤摘要：针对某工程机械驱动桥桥壳，运用经典名义应力疲劳分析法，结合基于有限元的CAE分析技术，建立虚拟桥壳弯曲疲劳台架试验模型，对桥壳疲劳寿命进行分析评估，得到桥壳疲劳寿命结果，通过分析现有设计问题，对桥壳设计缺陷进行优化并再次进行分析计算，疲劳寿命达到设计标准要求。
计算结果经过实际台架试验验证，确保分析计算的可靠性，该研究可对驱动桥桥壳疲劳设计提供指导。
关键词：工程机械；桥壳；疲劳；CAE；台架试验中图分类号:TH 123文献标志码:A文章编号：1002-2333（2020）11-0106-03Fatigue Design of Drive Axle Housing of Construction Machinery Based on Virtual TestWU Hui 1,YANG Jun 2(1.Guangxi Technological College of Machinery and Electricity,Nanning 530007,China;2.Guangxi Yuchai Machinery Co.,Ltd.,Yulin 537005,China)Abstract:For a certain engineering machinery drive axle housing,the classical nominal stress fatigue analysis method and the finite element-based CAE analysis technology are used to establish a virtual axle housing bending fatigue bench test model,the fatigue life of the axle housing is analyzed and evaluated.The fatigue life result of axle housing is obtained.Byanalyzing the existing design problems,the design defects of the axle housing are optimized and calculated again,the fatigue life meets the design standard requirements.The calculation results are verified by actual bench tests to ensure the reliability of the analysis and calculations.This study can provide guidance for the fatigue design of the drive axle housing.Keywords:construction machinery;axle housing;fatigue;CAE;bench test0引言驱动桥桥壳是某工程机械的重要零件之一，其一方面支承整机重力，另一方面将路面的反作用力传递给车架。
FE-Safe在某车架垂直弯曲疲劳分析中的应用
FE-Safe在某车架垂直弯曲疲劳分析中的应用本文利用安世亚太公司的疲劳分析软件FE-Safe对某车架结构的垂直弯曲疲劳进行了分析计算，再现了该车架在垂直弯曲疲劳试验中出现的问题，提出解决方案。
同时利用试验结果进行对比校核，验证了本文分析的可信度。
1 前言产品的疲劳寿命是现代设计的一个重要指标。
随着市场竞争的日趋激烈，产品的寿命对用户来说显得愈来愈重要。
与传统的静强度设计方法相比，疲劳寿命设计需要了解产品的使用环境，应用现代疲劳理论，并结合试验验证，以确保所需要的设计寿命。
目前，在产品设计中已大量使用计算机仿真技术，其中的有限元法已经成为一种不可缺少的分析工具。
根据有限元获得的应力应变结果进行进一步的疲劳寿命设计已经在一些重要的工业领域（如汽车、航空航天和机器制造等）得到广泛应用。
与基于试验的传统方法相比，有限元疲劳仿真能够提供零部件表面的疲劳寿命分布，可以在设计阶段判断零部件的疲劳寿命薄弱位置，通过修改设计可以预先避免不合理的寿命分布。
因此，它能够减少试验样机的数量，缩短产品的开发周期，进而降低开发成本，提高市场竞争力。
本文利用安世亚太公司的疲劳分析软件FE-Safe对某车架结构的垂直弯曲疲劳进行了分析计算，再现了该车架在垂直弯曲疲劳试验中出现的问题，提出解决方案。
同时利用试验结果进行对比校核，验证了本文分析的可信度。
2 车架有限元模型的建立根据车架垂直弯曲疲劳分析与试验的公司内标准，建立光车架有限元分析模型。
2.1 结构离散化根据车架结构的特点，用薄板单元对其进行有限元网格划分，部分铸件用实体单元模拟，螺栓和铆钉连接用刚性元结合梁元来模拟。
有限元模型共划分单元约16万个，节点约12万个。
图2-1为车架有限元网格模型图。
图2-1 车架有限元网格模型图2.2 材料参数车架材料为DFL590，计算时取弹性模量E=210Gpa，泊凇比μ=0.3，UPS=345Mpa。
材料的S-N曲线如图2-2所示。
某叉车驱动桥壳有限元分析
在保证机罩开启角 度不 变的情况下 ， 将
机罩上 气 弹 簧 的铰 接 位 置 前 移 和下 移 ， 并 把
要 焊 接 到 车架 。其 中 扣 锁 支 架 具 有 导 向斜 面， 易 于扣锁 。扣锁 总成 主 要包 括 转 轴 、 安装
机架上气弹簧 的铰接位置后移 和上移 ， 这样 可减小气弹簧与水平方向的夹角 ， 使原 ｌ ８ 。 的 水平夹角变为 ｌ ２ 。 （ 见图 ２ ） ， 气弹簧 向上 的分
元模 拟 ［ Ｊ ］ ． 南京 林 业 大 学学报 ２ ０ ０ ４ （ ７ ） ： ４ ７—
５ 华． 有限 元分析 的基 本 方法 及工
程应用［ Ｍ］ ． 化 学工业 出版社 ， ２ ０ ０ ６
［ ３ ］ 熊诗 波， 黄 长 艺． 机械 工程 测试技 术基础 ［ Ｍ ］ ．
叉 车 技 术 囡 日
３ ． １ 优化 变 换气 弹簧位 置 柄 组成 。具体 优化 方 法 ： 在 机罩 左 外 侧开 孔 ，
＼ 、 安 装扣锁 和扣 锁 手 柄 ， 扣 锁 支架 按 照装 配 需
● ● ● ● ● ● ， ● ● ， ． ● ， ● ●
生 向上 的分力 ， 顶起 机 罩 ， 扣 锁 手 柄在 弹簧 拉 力 的作 用下 回位 ； 当需 要 关 闭机 罩 时 ， 用 力 下 压 机罩 ， 扣 锁 装 置 通 过 导 向斜 面 与扣 锁 支 架 接 触并 固定 。该 扣 锁 机 构 操 作 简 单 方 便 ， 结 构 合理 ， 便 于维护 。
力减 少近 ３ ０ ％ 。经 改进 后 ， 开 启 时 气 弹 簧 向 上 的分 力 就 和 机 罩 的重 力 相 差 不 大 ， 开 启 时
自然 省力很 多 。 ３ ． ２ 优 化开 启装 置
叉车门架疲劳测试标准
叉车门架疲劳测试标准一、测试目的本测试标准的目的是评估叉车门架在重复使用过程中的耐久性和可靠性，通过模拟实际工作条件下的循环载荷，以检测门架的结构性能和疲劳寿命。
二、测试范围本测试标准适用于对叉车门架进行疲劳测试，包括但不限于整体结构、支撑部件、导向部件等关键部位。
三、测试方法1.确定测试参数：根据叉车实际使用工况，确定测试所需的载荷、循环次数、测试频率等参数。
2.构建测试环境：根据测试参数，搭建符合测试要求的试验环境，包括测试设备、传感器、数据采集系统等。
3.安装试件：将待测试的叉车门架安装到测试设备上，确保安装牢固、稳定。
4.加载测试：通过测试设备对叉车门架施加循环载荷，按照预设的参数进行测试。
5.数据采集：实时采集测试过程中的载荷、位移、应力等数据，记录每个循环的测试结果。
6.数据分析：对采集到的数据进行处理和分析，评估叉车门架的疲劳性能。
7.结果判定：根据测试数据，对叉车门架的疲劳寿命和可靠性进行评估，判断其是否符合设计要求和使用安全标准。
8.报告编写：根据测试结果编写测试报告，记录测试过程、数据分析和结论等。
四、测试设备1.疲劳试验机：用于对叉车门架施加循环载荷，具有高精度、高稳定性的特点。
2.传感器：包括载荷传感器、位移传感器、应力传感器等，用于实时采集测试数据。
3.数据采集系统：用于记录和处理测试数据，可进行实时监控和数据存储。
4.环境控制设备：如温度控制设备、湿度控制设备等，用于模拟叉车实际工作环境。
五、测试步骤1.根据测试目的和范围，确定测试参数和试件。
2.构建测试环境，安装试件并检查其状态。
3.对叉车门架进行预加载，以排除试件中的初始缺陷。
4.根据预设的循环次数和频率，对叉车门架进行疲劳测试。
5.在测试过程中，实时采集并记录载荷、位移、应力等数据。
6.完成测试后，对采集到的数据进行处理和分析。
7.根据测试结果编写测试报告，并进行结果判定。
8.对不合格的试件进行修复或报废处理。
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叉车桥壳垂直弯曲疲劳试验
叉车是田间、厂房及仓库等环境中常见的汽车型号，其主要用途是用于运输货物及物料。
叉车的桥壳是叉车中重要的组成部分，该部位承担重要的载荷作用。
因此，桥壳的性能对叉车的安全运营具有重要影响。
为了确保叉车的安全运行，需要对叉车的桥壳进行垂直弯曲疲劳试验。
垂直弯曲疲劳试验是一种常用的机械试验方法，其主要目的是通过对试件进行反复弯曲加载，评估试件在长期使用过程中的疲劳寿命和强度。
对于叉车桥壳而言，垂直弯曲疲劳试验可以评估其在承载重载过程中的疲劳寿命和承载能力。
试验设备
垂直弯曲疲劳试验可采用顶升试验机或者万能试验机进行。
通常，该试验采用万能试验机进行，因为其具有更宽的试验范围和更高的控制精度。
万能试验机可实现叉车桥壳在不同载荷下的垂直弯曲加载，同时还可测量其变形量和位移量，从而评估其受力性能。
试验方法
垂直弯曲疲劳试验的基本过程是：将试件放置在试验台上，根据叉车桥壳的尺寸和形状进行夹紧和定位，然后通过万能试验机在试件中心施加往复弯曲载荷。
试验中应保持试件在每一个弯曲周期中的位移量和载荷大小的稳定性，并且记录下试件的变形量和位移量变化情况。
为了评估叉车桥壳的疲劳寿命和强度，需要进行多次循环测试。
周期数的多少取决于试验需求。
通过每个循环过程的变形和位移量来计算出试件的塑性变形和疲劳损伤程度。
最后，根据试验结果评估叉车桥壳的强度和疲劳寿命。
试验结果
试验结果包括变形量、应力-应变曲线和疲劳破坏形态。
通过分析这些结果，可以评估叉车桥壳的受力性能和长期使用能力。
例如，变形量可以反映试件在不同载荷条件下的能力，应力-应变曲线可以评估其力学性质，疲劳破坏形态可以揭示试件在疲劳寿命结束时的破坏特征。
结论
叉车桥壳垂直弯曲疲劳试验是一种有效评估其受力性能和长期使用能力的试验方法。
通过该试验，可以评估叉车桥壳在长期使用过程中的疲劳寿命和承载能力，为叉车的安全运行提供保障，并为制造商优化叉车结构设计提供参考。