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《混凝土攪拌車車架的靜動態(tài)特性分析及改進》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、萬方數(shù)據(jù)74混凝土攪拌車車架的靜動態(tài)特性分析及改進關(guān)麗坤1，張凱2(1．內(nèi)蒙古科技大學(xué)機械工程學(xué)院，內(nèi)蒙古包頭014010；2．太原鋼鐵集團五軋廠，山西太原030000)[摘要]為分析某型號12m3混凝土攪拌運輸車在短期使用即出現(xiàn)車架裂紋現(xiàn)象，借助ANSYS軟件建立該攪拌車主副車架的實體模型，進行靜態(tài)和諧響應(yīng)分析，得到其應(yīng)力、應(yīng)變分布情況及振型特征。據(jù)此對車架結(jié)構(gòu)進行改進，并通過對改進后的車架進行實測，驗證了改進方案的可行性。[關(guān)鍵詞]車架；靜動態(tài)特性；有限元分析[中圖分類號]TU646[文獻標(biāo)識碼]B
2、[文章編號]1001—554X(2010}04-0074—05StaticanddynamiccharacteristicsoftheconcretemixerframeanalysisandoptimizationGUANLi-kun．ZHANGKai我國某汽車制造廠生產(chǎn)的12m3混凝土攪拌運輸車，在正常使用6個月左右車架便出現(xiàn)裂紋，甚至發(fā)生車架直接斷裂現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了整車的使用壽命和駕駛?cè)藛T的安全。為了對該車架進行剛度、強度分析，找出破壞原因，進而提出改進方案，本文利用ANSYS有限元分析軟件對該車
3、架進行靜態(tài)和諧響應(yīng)分析。1有限元模型的建立混凝土攪拌車的車架包括主、副車架兩部分，兩者通過鉚接和焊接連接在一起，主要由縱梁、橫梁、斜梁以及加強梁組成。副車架的作用是將專用裝置與底盤連接在一起，同時在使用過程中隨同主車架承受彎曲和扭轉(zhuǎn)的作用力。副車架同底盤采用止推板連接，同時在其前端采用U形螺栓與主車架連接在一起，止推板可以約束副車架在主車架上的水平位移，U形螺栓可以約束副車架在垂直方向的位移。主車架和副車架的主要尺寸及連接方式如圖1所示。主車架縱梁為槽鋼，5根橫梁為工字鋼，副梁為鋼板焊接的箱形結(jié)構(gòu)；橫梁
4、、斜梁的材料為Q235一A，車架縱梁及其加強梁材料為16Mn鋼。材料的彈性模量為2．06×105MPa，泊松比為0．3，密度為7．859／era3。為了便于求解，本文把主副車架簡化為一體后進行分析。在建立模型時忽略其些細(xì)節(jié)如塞焊孔、連接b副車架主要尺寸c副車架和主車架的連接方式圖1主車架和副車架的主要尺寸及連接方式板、焊接小件等，不影響整體剛度和強度。由于車架均是由一系列薄壁件組成的結(jié)構(gòu)，且形狀復(fù)雜，宜離散為板殼單元SHELL63，車架模型采用COMBIN14彈簧阻尼單元來模擬各個支撐。車架前端通過吊耳
5、與鋼板彈簧連接，后端置于鋼板彈簧上，牽引座和吊耳均通過鋼板彈簧與輪胎連接。[收稿日期]2010—01—06[通訊地址]關(guān)麗坤，包頭市內(nèi)蒙古科技大學(xué)機械工程學(xué)院建筑札錢2010．04(上半月刊)萬方數(shù)據(jù)為使分析結(jié)果更接近實際，首先應(yīng)計算懸架鋼板彈簧和輪胎的剛度，用等效剛度模擬支撐。后輪鋼板彈簧采用反吊裝，彈簧中部與車架連接，彈簧兩端則分別與2根車軸連接。在每個車軸上共有4個輪胎，車身每側(cè)有2個。因此，每側(cè)可以看作1個板簧和4個并聯(lián)輪胎(彈性元件)串聯(lián)，經(jīng)計算得后輪板簧支撐處的等效剛度為C后=2163N／m
6、m。前輪鋼板彈簧采用正吊裝，彈簧中部和車軸連接，彈簧兩端則分別和攪拌車架上的吊耳連接，同樣可計算得出前輪吊耳處的等效剛度為C吊=358N／l'nlTl。最終的車架有限元模型共有節(jié)點數(shù)53970個，單元數(shù)53420個，其中板殼單元為53408個，彈簧單元為12個。2車架的靜力分析2．1作用在車架上的載荷及3種計算工況在分析車架應(yīng)力時，施加在車架上的主要載荷有：發(fā)動機總成5600N、駕駛室及乘員6000N、滿載的罐體約為3X105N，其中發(fā)動機總成和駕駛室的重力以均布載荷的形式加在車架縱梁的前端。通過計算罐
7、體在滿載時的重心位置和前后支撐的位置，可計算出在副車架的前后支撐位置上車架所承受的作用力為：前支撐對車架的作用力為233007N；后支撐對車架的作用力為198983N，均以均布載荷的形式施加于車架縱梁相應(yīng)部位，分別為11．65N／mm和9．95N／mm，作用位置如圖1所示A、B處。對車架進行靜態(tài)分析，為了使數(shù)值解存在且唯一，必須消除結(jié)構(gòu)的剛體位移，以保證結(jié)構(gòu)總剛度矩陣非奇異。由于車架在正常工作時是由車輪通過板簧和懸架支撐的，故進行計算時，將約束點確定在懸架與車架連接處。在計算過程中將約束點處在水平面上的
8、2個自由度約束住，即使其在水平面上兩個方向不能運動，其它方向的自由度全部釋放，彈簧的另一端采用全約束。根據(jù)車架實際使用情況，確定3種計算工況：(1)車輛滿載彎曲。此工況可以用來計算車輛滿載行駛時車架的應(yīng)力分布情況；(2)車輛緊急制動。用來模擬車輛在滿載情況下制動的工況，制動加速度假設(shè)為4m／s2；(3)車輛滿載彎扭。彎扭聯(lián)合工況指前橋一個車輪駛上70mm凸臺，同時后橋另一側(cè)的一個車輪駛上70mm凸臺，其余車輪處于同一水平路面上時車架的應(yīng)力和
