自卸车底盘车架的改装设计及有限元
自卸车底盘车架的改装设计及有限元分析_赵美云

重量、整备重量和 装 载 重 量。 假 设 各 载 荷 在 其 作 用 区 域内均匀分布,根据 车 架 各 个 部 分 所 受 的 载 荷 和 横 截 面积,算出在安放驾驶室的地方施加 0.049 MPa的均 布载荷,在剩余部分施加0.155 MPa的均布载荷。
从图6和图7可 以 看 出:最 大 变 形 发 生 在 车 厢 后 端,最大变形量 为 1.5 mm;最 大 应 力 产 生 在 中 间 段, 最大应力为139.44 MPa,小 于 许 用 值 360 MPa,因 此 车架强度满足要求。 在 计 算 车 架 应 力 强 度 时,是 根 据 支 梁 模 型 的 简 化 图 计 算 的 ,横 梁 等 一 些 条 件 无 法 考 虑 , 因此计算出的结果和 分 析 的 结 果 不 在 同 一 点,但 都 是
收 稿 日 期 :2012-05-07; 修 回 日 期 :2012-07-07 作者简介:赵美云 (1977-),女,河南西平人,讲师,在读博士生,主要研究方向为摩擦学及表面工程、设备故障诊断与状态监测等。
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机 械 工 程 与 自 动况下的最大弯矩为:
Mdmax=k×n×Mmax 。 ……………………… (4) 对于槽形断面,其断面系数为 : [6]
W =t×h(h+6b)/6 。 ……………………… (5)
纵梁危险截面的最大应力为:
σ=Mdmax/W 。 ……………………………… (6) 若σ≤ [σ],则 该 车 架 纵 梁 的 改 装 设 计 满 足 要 求 。
用 汽 车 ,2009(12):48-50. [4] 刘 岩 .自 卸 汽 车 车 架 设 计 [J].专 用 汽 车 ,1981(1):15-18. [5] 闻邦椿.机械设计手 册(第 3 卷)[M].第 5 版.北 京:机 械
大型矿用自卸车车架结构有限元建模研究

大型矿用自卸车车架结构有限元建模研究当今的社会,矿山工业的发展越来越快,需要大量的设备来满足需求,其中,大型矿用自卸车是矿山机械设备中重要的一环。
因为它的重量超过了25t,是一种特殊的大型车辆,其车架结构的设计涉及到多方面的知识。
基于传统的力学传统方法,可能不能满足实际应用的需要,有必要引入有限元方法来分析车架结构的安全性能。
本研究通过有限元建模来研究大型矿用自卸车车架结构在不同载荷作用下的安全性能。
首先,我们对车架结构的几何造型进行了建立,其中包括总架、车架、悬挂架、轮架和叶片等零部件组成。
建模时,按照实际材料性能,采用有限元有限元建模软件建立各个零部件的有限元模型。
具体过程中,把车架视作梁状结构,把悬挂架、轮架和叶片看作是框状结构,考虑到材料的应力应变特性,根据材料的结构特性,确定各个零部件的有限元分析单元,并按照分析要求建立仿真模型,保证模型的准确性。
然后,通过有限元模拟,来分析车架结构在不同载荷作用下的安全性能。
考虑到实际情况,根据设计图纸,采用定点拉伸和局部拉伸的方法,以及不同的载荷类型,模拟不同的载荷作用,如车辆质量、悬挂行程拉力等,以便更好的反映车架的安全性能。
最后,我们分析和分析了不同载荷作用下车架结构的变形和应力状态,得出车架结构的安全性能水平。
通过仿真发现,在考虑到载荷方向,载荷大小,载荷时间等元素的影响,车架结构运行时具有较高的稳定性。
总之,本研究通过有限元建模,得出了大型矿用自卸车车架结构安全性能的结论,为设计这类结构提供了有效参考。
本研究仍存在一些不足之处,未来可以深入研究车架结构的材料性能,探讨不同类型的载荷作用下的结构变形和应力,以及载荷条件下的结构稳定性分析,更充分的反映大型矿用自卸车结构的安全性能。
总之,本研究利用有限元方法对大型矿用自卸车车架结构的安全性能进行了研究,并得出了有效的结论,为大型矿用自卸车结构的设计提供参考。
8 基于有限元法的自卸车车架分析

[10]朱颜,柴山.基于ANSYS的自卸车结构有限元分析 [J].煤矿机械.2010,31(2).
[11]余传文.重型载货汽车车架结构的有限元仿真及优化 [D].长春:吉林大学,2005.
[12]石常青,丁厚明,杨胜梅.货车车架的有限元分析及车 厢对其性能的影响[J].汽车技术,2004(4).
后轴或各车轮瞬间载荷的分配不均。在方式一的基 础上释放车架右后方吊耳的约束。
方式三:中间车轮悬空状态工况,与方式二一 样,它也是汽车通过台阶、壕沟等路面时的工况,应 力应变主要来源于汽车前、后轴或各车轮瞬间载荷 的分配不均。在方式一的基础上释放车架右边中间 的2个吊耳的约束。
4计算结果及分析
4.1各车轮均匀承受载荷工况 图3为将显示比例调整为最大0.35×108后的
应力云图。
图2车架单元处理结果
3处理边界条件与施加载荷
3.1施加载荷 驾驶室额定载荷不能超过700 kg。根据实际
情况设定驾驶室载荷700 kg,施加在距前端115 mm的纵梁上腹面和距前端2 029 mm的纵梁上腹 面;发动机和变速箱载荷1 081 kg,施加在发动机拖 架和发动机拖梁上;车厢载重55 t,施加在副车架的 上腹面。 3.2边界条件
图1 自卸车车架分析模型
2生成有限元模型 2.1单元属性和实常数
在划分网格时,板壳结构多采用板壳元Shell63 来离散。Shell63是一种四节点线弹性单元,它遵循
万方数据
’公 路 与 汽 运
总第144期
Highways&Automotive Applications
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基尔霍夫假定,即变形前垂直于中面的法线,变形后 仍垂直于中面,且其可以同时考虑弯曲变形及中面 的膜力,比较符合车架的实际受载情况。该车架整 体采用Shell63单元。
基于HyperWorks的重型自卸汽车车架有限元分析和改进设计

基于HyperWorks的重型自卸汽车车架有限元分析和改进设计0 引言车架的结构和所承受的载荷十分复杂,概括起来,主要包括纵向弯曲、扭转、横向弯曲、水平菱形扭转以及它们的组合,因此车架的刚度和强度计算只有采用有限元法才能得到满意的结果, 基于有限元法的车架计算,应首先根据车架结构,建立实体模型;然后对实体模型进行网格划分,建立车架的有限元计算模型,确定载荷和约束条件;计算车架的刚度、强度、振动模态等关键性能指标;分析计算结果,将其与设计要求对比,确定是否符合要求;最后将方案进行对比并确定最终设计方案。
ALTAIR公司HyperWorks7.0是一款功能强大的有限元分析软件,在进行有限元分析的同时,能对结构进行优化,首先利用Pro/Engineer软件对车架进行了三维实体参数化建模,并将模型导入HyperWorks软件中进行边界条件设定、加载、网格划分、计算及后处理,具体流程参见图1。
某重型自卸汽车车架在使用过程中发现,纵梁上与第四横梁连接附近产生裂纹,最终导致纵梁断裂的严重后果,初步分析认为该区域应力过大所致。
本文中针对该纵梁断裂问题,对车架结构的# 种设计方案分别进行有限元分析! 分析车架在纯弯、弯扭组合、侧向转弯、紧急制动、卸载时油缸举升等工况下的应力状况,精细分析了第四横梁附近纵梁下翼面6个螺栓孔附近的应力状况。
结合各工况分析结果,对该车车架进行合理评价,并提出改进方案,解决纵梁断裂问题。
1 车架的有限元模型由于该车架结构主要是板材结构,因此模型化时主要采用薄板单元,所有焊接、铆接、螺栓连接用刚性单元和梁单元模拟,车架悬置板簧则用弹簧元模拟。
车架有限元模型如图2所示。
原方案第四横梁处有限元模型如图3所示。
划分后车架的单元数量为385469,PIII/256M以上微机在3h内可以完成1个工况的解算工作。
新方案改为采用第四横梁与纵梁腹板连接,横梁形状设计以下4种方案以供分析比较,如图4所示。
2 载荷与工况该车架主要结构都采用优质碳素钢,材料弹性模量E为208GPa,泊松比u为0.3,密度为7.84x10*-6kg/mm3。
汽车底盘车架设计中的有限元分析技术应用

汽车底盘车架设计中的有限元分析技术应用对于汽车制造商和设计师来说,设计一款坚固、耐用且安全的底盘车架是至关重要的。
在现代汽车设计过程中,有限元分析技术(Finite Element Analysis, FEA)被广泛应用于底盘车架设计中,以保证其结构的可靠性和性能。
本文将探讨有限元分析技术在汽车底盘车架设计中的应用,并介绍其在结构优化、材料选择和碰撞安全等方面的重要作用。
有限元分析技术是一种计算求解结构力学问题的数值分析方法,通过将底盘车架分割成有限个小单元(有限元),借助计算机进行离散化求解,从而得到车架在外力作用下的应力、应变、位移等力学响应。
这一计算模型可以准确描述车架的力学特性,并预测其结构行为。
首先,有限元分析技术在汽车底盘车架设计中的应用之一是结构优化。
通过对车架的有限元模型进行各种负载条件和约束条件的分析,设计师可以确定哪些局部区域受到最大的应力,从而确定哪些地方需要加强或重新设计。
例如,在汽车底盘车架的连接点和受力集中的区域,可以使用有限元分析来评估应力分布情况,以确保其强度和刚度满足设计要求。
此外,有限元分析还可以帮助设计师优化车架的减重设计,在保证结构安全性和刚度的前提下最大限度地降低车重,提高燃油经济性。
其次,有限元分析技术在材料选择方面也发挥着重要作用。
通过在有限元模型中引入不同材料的特性参数,设计师可以比较不同材料组合的效果,选取最佳材料以满足设计要求。
例如,比较不同材料的强度、刚度、耐腐蚀性等特性,以在保证结构安全性的前提下选择最轻最强的材料。
这种材料选择的优化可以有效地提高整个车架的性能,并且在节约成本的同时提高车辆的可靠性和可维护性。
最后,有限元分析技术在碰撞安全方面也具有重要意义。
通过对车架在碰撞事故时的有限元分析,设计师可以模拟和预测车辆受到冲击后的结构变形、应力分布和吸能能力等。
这对于汽车碰撞安全的设计和评估非常重要。
通过有限元分析的结果,设计师可以根据不同碰撞力的作用方式,合理设计车架吸能结构,以保护车辆内部乘客的安全。
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 / ;
载重货车车架设计及有限元分析

摘要汽车车架是整个汽车的基体,是汽车设计中一个重要的环节。
车架支撑着发动机离合器、变速器、转向器、非承载式车身和货箱等所有簧上质量的重要机件,承受着传给它的各种力和力矩。
因此,车架必须要有足够的弯曲刚度,也要有足够的强度,以保证其有足够的可靠性与寿命。
同时,随着现在汽车的发展,载重货车的乘坐舒适性,操控性能也在不断提高,因此车架的设计还应同时兼顾舒适性和操控性。
本文以商用载重货车为研究目标,结合货车的各项参数,对车架进行设计。
确定了车架总成以及纵梁横梁的各项参数。
运用solidworks软件做出了车架的三维模型图。
同时利用ANSYS WORKBENCH有限元分析软件对车架的四种典型工况做出静力分析,得到各种工况下的变形情况和应力分布情况,同时对车架进行了模态分析。
最后根据分析结果对车架做出优化建议。
关键词: 载重货车;车架;结构设计;有限元分析IABSTRACTThe vehicle frame is the base of the car, is one of the most important parts in the automobile design. Frame supports the engine clutch, transmission, steering gear, non bearing body and the container all spring quality the important parts, bear and pass it on to all kinds of force and moment. Therefore, the frame must have enough bending stiffness, also want to have enough strength, to ensure sufficient reliability and life. At the same time, with now the development of automobile and truck ride comfort, handling performance also continues to increase, so design of the frame should also combine comfort and handling.In this paper, the commercial truck as the research objective, combined with the parameters of the truck, the frame design. Frame assembly and the longitudinal beam parameters were determined. The 3D model chart of the frame was made by SolidWorks software.. At the same time, the finite element analysis software ANSYS Workbench of the frame of four kinds of typical working conditions to make static analysis, obtained under various conditions of deformation and stress distribution, and the modal analysis of the frame. Finally, according to the results of the analysis of the frame to make optimization recommendations.Keywords:Truck; frame;structure design;finite element analysisII目录摘要 (I)ABSTRACT .................................................................................... I I 1 绪论 .. (1)1.1车架总成概述 (1)1.2国内外研究情况及其发展 (2)2 车架总成设计 (6)2.1参考车型及其参数 (6)2.2车架类型的选择 (6)2.3车架设计的技术要求 (11)2.4车架的轻量化 (13)2.5车架的参数设计 (13)3 车架的有限元静力学分析 (19)3.1车架几何模型的建立 (19)3.2车架有限元模型的建立 (19)3.3车架的静力学分析 (21)3.4 基于静力分析的车架轻量化 (32)4 车架的模态分析 (34)4.1车架模态分析的基本理论 (34)4.2车架有限元模态分析结果 (36)4.3车架外部激励分析 (40)5 总结与展望 (42)III5.1总结 (42)5.2工作展望 (43)参考文献 (45)致谢 (47)IV1 绪论1.1车架总成概述汽车车架是整个汽车的基体,是将汽车的主要总成和部件连接成汽车整体的金属构架,对于这种金属构架式车架,生产厂家在生产设计时应考虑结构合理,生产工艺规范,要采取一切切实可行的措施消除工艺缺陷,保证它在各种复杂的受力情况下不至于被破坏。
117468_赵坤_自卸式半挂车车架建模及有限元分析_前期报告_1428238022999

河北工业大学城市学院毕业设计(论文)前期报告学生姓名:赵坤学号: 117468 系别:机械工程系专业:车辆工程设计(论文)题目:自卸式半挂车车架建模及有限元分析设计(论文)地点:河北工业大学城市学院指导教师:王金刚职称:教授2015年 04 月 03 日一、文献综述(不少于2000字)1.课题背景随着社会的发展,自卸车在二十世纪五十年代应运而生,自卸车的问世是一场重大的技术革新,是有效节省劳动力、降低劳动强度、提高生产效率的特色产品。
自卸车又称翻斗车,是指通过液压或机械举升而自行卸载货物的车辆,是应用较多、环境适应能力强的一种专用车,可以运输绝大部分的散货,由于运输货物相对比较固定,所以具有均衡性强的特点,在粮食、采矿、建筑、矿粉运输、电厂、钢厂的许多行业都有广泛的应用[1]。
目前国内自卸车主要用于能源物流运输(煤碳、砂石、矿石等)和工地道路施工作业,其中煤碳、砂石料、铁粉运输比例占有相当大的比重。
半挂车,是车轴置于车辆重心(当车辆均匀受载时)后面,并且装有可将水平或垂直力传递到牵引车的联结装置的挂车[2]。
其设计结构合理,且外型美观,制动效果好,可靠性高。
其次,半挂车设计符合人体工程学,具有装载质量大,装载物品稳当、结实的特点。
缩短了汽车的总长,提高了整车的行驶稳定性和机动性,更重要的是它的区段运输、甩挂运输、滚装运输还能对我国物流的组织形式起到一定程度的促进作用[3]。
与汽车相比,半挂车更能够提高公路运输的综合经济效益。
运输效率可提高30-50%,油耗下降20-30%,成本降低30-40%[4]。
正因为自卸车和半挂车各自特点和优势,所以二者的结合更是绝佳的配合,节省了劳动力、提高了运输效率、降低了成本,成为汽车行业的一枝独秀。
2.项目的国内外发展情况自卸半挂车最早源于国外,日本、北美、西欧的技术比较先进,在发达国家随着基础设施的日趋完善,自卸半挂车市场品种齐全、产品技术含量高,一些新材料诸如高强度钢板、新型铝合金材料、塑料等的使用,使车身的重量变得更轻,在降低了能耗的同时,更增加了美感和抗变形能力[5]。
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0 引 言 车架是汽车上重 要 的 承 载 部 件,作 为 汽 车 底 盘 的
基础件,其结构形式 直 接 影 响 着 底 盘 各 零 件 的 布 置 安 装。车架主要有边梁式、中梁式和综合式几种 结 构 。 [1] 由于车辆所受到的各 种 载 荷 最 终 都 传 递 给 车 架,故 车 架对整车的各项性能起着至关重要的作用。近年来, 对货物运输合理化和 装 卸 机 械 化 的 要 求 日 益 提 高,为 了 满 足 用 户 提 出 的 要 求 ,自 卸 汽 车 的 改 装 量 越 来 越 大 , 尤其是对底盘的改装,目 的 是 使 其 能 够 在 车 架 加 长 后 在增加装载质量的情况下仍能满足强度和刚度要求, 承受更大的载荷。
第 6 期 (总 第 175 期 ) 2012 年 12 月
机械工程与自动化 MECHANICAL ENGINEERING & AUTOMATION
文 章 编 号 :1672-6413(2012)06-0045-03
No.6 Dec.
自卸车底盘车架的改装设计及有限元分析
赵美云,康晓妮,严厚林,王锐锋
纵梁为车架的主 要 承 载 零 件,在 汽 车 行 驶 当 中 受 较大的弯曲应力。本车架纵梁采用了两根抗弯性能较
好 的 平 直 槽 形 梁 ,由 车 架 专 用 热 轧 钢 板 冲 压 而 成 ,且 为 主 副 梁 结 构 ,以 增 加 刚 性 ,材 料 为 16MnReI[3]。参 照 国 内外总质量相近 车 型 的 车 架 纵 梁 断 面 尺 寸 表[4],确 定 纵 梁 断 面 尺 寸 为 300 mm×80 mm×8 mm。
底 盘 改 装 项 目 主 要 包 括 车 架 的 改 变 、加 装 千 斤 顶 、 油箱移 位、移 动 横 梁、移 动 汽 液 管 和 排 气 系 统 改 装 等 。 [2] 本文以边梁 式 车 架 作 为 研 究 对 象,将 车 架 在 其 中 部 断 开 ,使 轴 距 和 总 长 增 加 ,并 计 算 满 载 工 况 下 车 架 所受的弯曲应力,对 其 强 度 进 行 校 核。 然 后 用 有 限 元 分析软件对改装后的 自 卸 车 车 架 进 行 分 析,得 出 车 架 的 应 力 、变 形 分 布 ,根 据 计 算 及 分 析 结 果 验 证 改 装 后 的 车架是否满足使用要求。 1 车 架 的 改 装 设 计 1.1 车 架 总 体 结 构 形 式 的 确 定
(三峡大学 机械与材料学院,湖北 宜昌 443002)
摘要:以边梁式底盘车架为研究对象,采用中部断 开 后 加 长 的 方 法 对 其 进 行 了 改 装 设 计 , 然 后 利 用 ANSYS Workbench对改装后的车架进行了有限元分析。分析表明 改 进 后 自 卸 车 的 装 载 质 量 提 高 了 1.5t, 而 能 承 受 的最大应力远小于材料的许用应力。研究结果为车架的进一步设计优化提供了一定的理论依据。 关键词:底盘车架;改装设计;纵横梁;有限元分析 中 图 分 类 号 :U463.32 文 献 标 识 码 :A
整车受力如图2 所示,其中 Ge 为装备重力,G0 为 装载力。在静止状态,自 卸 车 底 盘 车 架 主 要 受 自 身 重 力 、驾 驶 室 重 量 、装 载 重 量 的 作 用 。
根据车架的受力情况,将其简化成简支梁模型,均布 载荷为q,弯矩为 M,支反力为Rf 和Rf1,如图3所示。
由 力 矩 平 衡 ,可 计 算 出 前 支 撑 反 力 为 : Rf=G0(L-2b)2+ZGe(c-2c2)。 …………… (1) 设计算截面距 前 支 撑 点 的 距 离 为 x,则 x 截 面 的 弯矩为:
图 1 边 梁 式 车 架 的 典 型 结 构
1.3 主 车 架 的 加 长 方 法 在驾驶室 后 端 至 后 桥 中 心 轴 线 的 中 间 处 截 割 车
架 ,并 加 接 底 盘 车 架 大 梁 所 要 加 长 的 长 度 ,所 用 的 材 料 与原车架一样。车架的加长部分与车架的连接采用焊 接 。 为 了 使 车 架 高 应 力 区 (危 险 断 面 )满 足 强 度 和 刚 度 要求,同时又使车架 在 某 一 区 间 的 截 面 尺 寸 变 化 不 太 大 ,在 车 架 纵 梁 焊 接 之 后 再 用 加 强 板 加 强 。 加 长 时 ,加 接部分与车架接合的整个部分的焊接采取连续对接焊 的方式。 1.4 车 架 纵 梁 强 度 的 校 核
M(x)=Rfx-2GL0 (x+a)2-G2ce[c2-(Z-x)]2 。 ……………………………………………………… (2)
对 M 求 (x) 导后得最大弯矩点为: x=[Rf-GL0a+Ge(Zc-c1)]/[GL0+Gce]。 …… (3)
只对车架 的 主 体 部 分 建 模 分 析,不 考 虑 焊 缝 的 影 响。
收 稿 日 期 :2012-05-07; 修 回 日 期 :2012-07-07 作者简介:赵美云 (1977-),女,河南西平人,讲师,在读博士生,主要研究方向为摩擦学及表面工程程 与 自 动 化 2012年第6期
边梁式车架的典型结构如图1所示。车架前后等 宽 ,考 虑 纵 梁 中 部 所 受 的 弯 矩 最 大 ,故 将 中 部 断 面 设 计 成 与 两 端 断 面 高 度 相 等 ,构 成 等 强 度 梁 。 这 样 ,可 使 应 力分布均匀,同时 又 减 轻 了 重 量。 每 根 纵 梁 上 都 开 有 多个安装其他机件的孔。 1.2 纵 梁 材 料 的 选 择