半挂车悬架前支架的有限元分析.pdf

第3期
机械设计与制造
2010年3月
Mach
Design Manufacture
文章编号:1001-3997(2010)03-0013-02
半挂车悬架前支架的有限元分析
商高高李辉丁华
(江苏大学汽车与交通工程学院,镇江212013)
Finite element on front bracket of semi-trailer suspension
SHANG Gao-gao, LI Hui, DING Hu
( School of Automalive &Traffic Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China
摘要】应用三维软件 CATTIA建立了半桂车悬架前支架的有限元模型,对前支架的刚度和强度特
性进行了仿真模拟,获得了前支架的应力应变分布情况;在此基础上对前支架做了电测实验;找到了前支
架应力集中的部位,最后提出了结构改进措施。
关键词:半挂车;平衡悬架;前支架;有限元
I Abstract A finite element model for the front bracket of semitrailer suspension is biut by using
the three -dimensional graphics CATIA software, and the stiffness and strength characteristics of front
i bracket is simulated with the model, and its stress and deformation under the load is got; Then based on it
s using the resistance straun gauge measurement to find the stress concentration sits of the front bracket. Fi- t
a nally some measures for structural improvement are proposed.
Key words: Semi-trailer Tandem suspension; Front bracket; Finite-element
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中图分类号:TH12,U260.66,U270.6+7文献标识码:A
1前
限元模型。因为对于结构比较复杂的模型来说在 ANSYS中建模
悬架是汽车的重要组成部分,路面作用于车轮上的垂直反会比较困难,因此选择后者即采用三维软件对前支架进行建模,
力、纵向力(牵引力和制动力)和侧向反力以及这些力所产生的力最终的几何模型,如图1所示
矩都要通过悬架传递到车架。悬架在传递这些力和力矩的同时,
前支架基本上是一种板壳结构故有限元模型使用 shell--63
缓和不平路面传给车架或车身的击载荷,抑制车轮的不规则振弹性壳単元模拟,采用自适应网格划分,将网格精度设置为4,过
动。重型汽车一般采用钢板弹簧平衡悬架。从文献检索情况看,国小则单元数过多使运算时间大大增加,过大则单元数太少使模型
内外对钢板弹簧平衡悬架的研究主要集中在板簧动特性仿真分计算精度降低,整个前支架被离散成28422个单元。前支架的有
析、平衡悬架的振动特性分析、平衡悬架运动仿真、三轴平衡悬架限元模型,如图2所示。
载货汽车平顺性的研究;虽然有学者研究过平衡悬架设计和有限
元分析,但是它们的研究重点主要集中在平衡悬架结构的设计
板簧的有限元分析。日前国内还没有专门的文章针对平衡悬梨的
支架做刚度强度、模态、随机疲劳分析。在钢板弹簧平衡悬架的实
际使用中有时会出现由于设计和制造缺陷造成的悬架支架开裂、
变形过大引起悬架运动干涉等情况,因此板弹簧平衡悬架支架
的强度和刚度问题对保证半挂汽车的安全行驶有着非常重要的
作用。利用 ANSYS软件对某新型钢板弹簧平衡悬架的前支架做
结构强度和刚度分析,得到前支架的应力应变云图并结合电测试
图1前支架几何模型
图2前支架有限元模型
验所得到的数据来确定前支架的应力集中区城即有可能出断裂3有限元分析
或变形过大的部位,为支架的设计与改进提供了科学依据,并为模
国家标准GB-1589规定牵引车挂车单桥最大载荷不得超过
态分析、随机疲劳分析和拓扑优化等后续工作提供了理论依据
13000Kg。按此极限工况,在不考虑冲击载荷的情况下,由静力学原
2前支架有限元计算模型的建立
理可求得前攴架弧形块承受的载荷为3250K。在制动工况下,挂车
建立前支架的有限元模型有两种方案可供选择:(1)利用的最大减速度乘以质量得到每根拉杆承受的最大制动力为7800N,
ANSYS I的实体建模功能建立有限元模型;(2)先利用三维软件建如图3所示。前支架各载荷示意图,如图4所示。通过 ANSYS求
立几何模型,然后利用 ANSYS提供的CAD接口将建立的儿何模解器的计算,由动态工况应力和应变云图可知前支架的最大应力
型导入到 ANSYS中进行网格划分和约束载荷加载,最终建立有为88.36MPa出现在加强管和侧板连接处,如图5所示。最大应变
大来稿日期:200-05-18★基金项日:镇江市科技成果转化项目(Cz200