TY 型主副一体式自卸车车架强度分析.pdf

汽车制造技术
现代制造工程( Modern Manufacturing Engineering)
2014年第7期
TY型主副一体式自卸车车架强度分析
刘伦伦,张琋亮,褚干锋,正铁,陈時
(太原理工大学车辆工程系,太原030024)
摘要:介绍了一种新型主副一体式低重心、轻量化车架结构,运用Pro/ Engineer软件建立了该车架总成的三.维模型,根
据对该模型进行的受力分析,施加了合理的边界约東条件和载荷,基于 HYPER MKSH软件建立了车架的有限元模型
通过有限元计算发现,该车架在四种典型工况下的最大应力均小丁原车架,符合使用要求,且新年架质量比原年架減
少6.5%,重心下降13.4%
关键词:主副一体式牛架;不同工况;强度;有限元分析
中图分类号:U463.32+1文献标志码:A文章编号:1671-3133(2014)070034-04
Study on intensity analysis of the maior and auxiliar
integral TY dump truck frame
Liu Lunlun, Zhang Ruiliang, Chu Yufeng, Wang Tie, Chen Zhi
(Department of Vehicle Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China
Abstract Introuces a new major and auxiliary integral frame structure with a low gravity center and lightweight s making use of
the software of Pro/Engineer to establish the frame three -imensional model. And it makes a finite element model of the heavy
dump truck frame based on IYPERMESII, reasonable boundary constraint and load was imposed on the finite element model ac
cording to the mechanicall analysis. Under the four typical operating conditions, the maximum stress of the new frame is less than
the original 's by Finite Element Analysis(FEA method. The result displays that the new frame technology accords the require
ments and at the same time has weight reduction of 6.5%e and a 13.4%o lower center of gravity
Key words: the major and auxiliary integral frame; different working conditions; strength; F A
0引言
装以及轮胎与车厢底板干涉等问题的基础上,设计出
种去除副车架总成的主副一体式新车架。通过分
目前各类工程自卸车从吨位及容积上都有了突析新午架与原车架在相同工况下的应力状态,验证新
破性的发展,车架作为自卸车的基础件,其结构形式车架有足够的强度能承受不同工况下的冲击载荷,为
对整牛的各项性能起着至关重要的作用。为满足市后续架结构及整牛匹配的详细设计奠定了基础。
场需求,实现自卸车性能的冉提高,除应用新材料和
上翼面
新技术外,一个最主要的方法就是减“副
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腹板
本文依托山西省高新技术产业化项目一一工程
专用自卸车开发,以低重心、轻量化为设计目标,对TY
型工程自卸车车架进行了改进设计。项目组在设计
过程中借鉴了半挂牛及特种牛架的设计方法,用工
字型纵梁代替糟型梁,理论和实践证明工字型截面结
构是合理的,并具有良好的承载特性和稳定性”,新
下翼面
车架纵梁截面形状如图1所示;根据国内外自卸车设
计的相关理论与方法,在综合考虑液乐举升装置的安
图1新车架纵梁截面形状
山西省高新技术业化项目(20112368);山西省研究生优秀创新项目(20123025)
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刘伦伦,等:TY型主副一体式自卸车车架强度分析
2014年第7期
建立车架3D数模
1000k1
木文所分析的车型为TY型矿用6×4自卸车,轴
距为3800m,整备质量为12.2t,最大设计总质量为
25t。原架和新架均采用边梁式梯形结构,整体前
1000kg
a)原车架
宽后窄,前端宽为1000mm,后端宽为850mm。新乍
1100kg
架结构主要由两根工字型纵梁、五根横粱组成,上翼面
厚度为14mm,下翼面厚度为16m,腹板高为340mm
厚度为14m,车架整体高为370m。通过Po/Engi
neer软件绘制出车架左、右纵梁及各横梁的三.维数模
?)新车架
最后形成原车架与新车架ˉ维模型,如图2所示。
图3原牛架与新牛架有限元模型
右纵梁
(拱形染)第三横梁
用集中力载荷施加到车架上,如图3所示。货物及车
第四横梁
第一横梁
第機梁厢重量(共4500kg)以均布载荷的形式施加在午厢
左纵梁
与上翼面接触处,车架自身的重量通过设置重力加速
al)原车架
度确定
右纵梁
第二梁第三榄梁第四横第五横梁
材料特性参数
原牛架及新牛架均采用W1510钢,其材料参数如
表1所示。
第一横梁左纵梁
表1原车架及新车架材料参数
b)新车架
牌号弹性模量x
密度/屈股极限/抗拉极限
泊松比
图2原车架与新车架三维模型
10°/MP
MIPA
WT510
7850
573.5
2车架有限元分析
2.4边界约朿条件
本文针对自卸牛在满载弯曲、满载扭转、紧急制
2.1车架有限元模型的建立
动和紧急转弯四种典型工况下的应力进行分析,各
利用有限元前处理软件 HYPERMESH对车架总、工况所施加的边界约東条件如表2所示。
成各零/部件进行网格划分,采用二维4节点売单元与
二维3节点売单元相结合的方式,其单元长度按照
表2各工况边界约束条件
工况
边界约東条件
32mm划分,最小单元长度不小于15m。在保证车架
满载弯曲约束前板簣X、Y、7三个方向平动自由度,释放其余目
强度和刚度以及网格质量的基础上,对倒角、倒圆及
由度;约東后板簧Z方向平动自由度,释放其余自
工艺孔等几何细节做了局部修改和简化。为了建模
由度
满载扭转释放石前板簧所有自由度,模拟右前轮悬空的工況,
简便和提高计算效率,忽略了螺栓和铆钉的变形及相
约東左前板簧M、Y、方向平动自由度和后板簧Z
应位置的应力,车架连接单元采用刚性单元处理,即采