牟鑫

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某越野車車架強度仿真分析

牟鑫

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

針對某越野車車架結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理，文章基于HyperWorks有限元分析方法，建立越野車車架仿真模型。通過分析車架靜態(tài)垂向、轉(zhuǎn)彎、扭轉(zhuǎn)和制動四種工況下車架的應(yīng)力情況，為以后此種車架的設(shè)計提供理論依據(jù)。

越野車；車架；仿真分析

前言

車架作為整個汽車的基體，承受來自車內(nèi)外的各種載荷。越野車輛行駛路況惡劣，車架受到的沖擊力和扭矩更大，車架的性能直接影響整車的安全性，因此，越野車車架的設(shè)計時應(yīng)具有足夠的強度和剛度以抵抗外力引起的變形和破壞。

本文以某款越野車車架作為研究分析對象，通過建立越野車車架結(jié)構(gòu)的有限元模型，分析越野車車架在各工況下的受力情況，為設(shè)計人員設(shè)計優(yōu)化越野車車架結(jié)構(gòu)提供參考。

1 車架有限元模型建立

本文分析的車架為邊梁式結(jié)構(gòu)，由兩個縱梁、兩個管梁和三個沖壓橫梁通過螺栓、鉚釘連接。車架為直通梁，縱梁為變截面結(jié)構(gòu)。

將車架三維從PRO/E中導(dǎo)入HyperMesh中進行前處理，通過前處理，結(jié)點數(shù)量886943，單元數(shù)量1898680。有限元模型如圖1。

表1 車架參數(shù)表

2 車架強度分析

通過分析車架在垂向沖擊、轉(zhuǎn)彎、扭轉(zhuǎn)和制動四種工況，考察各工況下車架縱梁、橫梁和鑄件的應(yīng)力分布情況，為越野車車架設(shè)計提供理論指導(dǎo)。

2.1 垂向沖擊工況受力分析

在進行車架強度分析時，需要在三個軸端對有限元分析模型進行約束，分別通過約束X方向平動、Y方向平動、Z方向平動、X方向轉(zhuǎn)動、Y方向轉(zhuǎn)動、Z方向轉(zhuǎn)動來分析車架各工況受力情況。在分析車架受垂向沖擊力工況時，將車輛前左輪分別約束X方向平動、Z方向平動，前右輪分別約束X方向平動、Y方向平動、Z方向平動，后左輪約束Z方向平動，后右輪約束Z方向平動，施加垂向加速度。該工況下，車架縱梁、橫梁和鑄件的應(yīng)力分布情況如圖2所示。

2.2 轉(zhuǎn)彎工況受力分析

在進行車架轉(zhuǎn)彎受力工況分析時，將前左輪分別約束X方向平動、Z方向平動，將前右輪分別約束X方向平動、Y方向平動、Z方向平動，將后左輪分別約束Z方向平動、X方向轉(zhuǎn)動，將后右輪分別約束Z方向平動、X方向轉(zhuǎn)動，施加垂向和橫向加速度。該工況下，車架縱梁、橫梁和鑄件的應(yīng)力分布情況如圖3所示。

圖3

2.3 扭轉(zhuǎn)工況受力分析

圖4

在進行車架扭轉(zhuǎn)受力工況分析時，將一軸左前輪接地點Z向強制位移200mm，二軸、三軸右輪接地點Z向強制位移200mm，將前左輪分別約束X方向平動、Z方向平動，將前右輪分別約束X方向平動、Y方向平動、Z方向平動，將后左輪約束Z方向平動，將后右輪約束Z方向平動，施加垂向加速度。該工況下，車架縱梁、橫梁和鑄件的應(yīng)力分布情況如圖4所示。

2.4 制動工況受力分析

圖5

在車架進行制動受力工況分析時，將前左輪約束Z方向平動，將前右輪約束Z方向平動，將后左輪約束Z方向平動，將后右輪約束Z方向平動，施加垂向和縱向加速度。該工況下，車架縱梁、橫梁和鑄件的應(yīng)力分布情況如圖5所示。

3 結(jié)論

通過對車架在各個工況下受力進行CAE分析，得到表2所示的結(jié)果：

表2 車架各工況下的最小安全系數(shù)

從表中結(jié)果可以看出，車架在靜態(tài)垂向、轉(zhuǎn)彎、扭轉(zhuǎn)和制動四種受力工況下的車架縱梁、橫梁、鑄件應(yīng)力分布情況均滿足設(shè)計強度要求，各部件安全系數(shù)均大于1，表明該車架結(jié)構(gòu)設(shè)計合理能夠滿足車輛越野行駛的安全性要求。

[1] 馬迅,盛勇生.車架剛度及模態(tài)的有限元分析與優(yōu)化[J].客車技術(shù)與研究,2004(4):8-11.

[2] 呂品.汽車車架拓撲優(yōu)化設(shè)計I-D],吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文,2008.

Cold area heavy vehicle fuel heating system

Mu Xin

( Shaanxi Heavy Duty Automobile Co., Ltd, Shaanxi Xi'an 710020 )

With the new period of our army gradually from regional defense to the whole regional transformation and maneuver exercises and task of maintaining stability is increasing, the type of military vehicle wheel equipped with necessary diversification. Hydraulic turnover spare wheel carrier system is currently widely used in the spare wheel turning system, the system ensures the military off-road vehicle spare wheel convenient, safe, quick change, enhance the performance of military vehicles to meet the needs of the war under the new situation. In this paper, the troops reflect hydraulic turnover by wheel frame in the user process, hydraulic turnover by wheel frame has been idle for a long period, again, by turning wheel will produce transient large angle rapid decline resulting in preparation of wheel frame deformation even to fracture, the spare wheel carrier structure improvement and ANSYS analysis and experimental verification.

Cold area; heavy vehicle; fuel heating system; simulation analysis

U467

B

1671-7988(2019)09-158-03

U467

B

1671-7988(2019)09-158-03

牟鑫，就職于陜西重型汽車有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.09.051