轻量化冲焊桥壳优化设计及试验研究.pdf

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1、第55卷第lo期农业装备与车辆工程2017年10月V01．55No．10AGRICU删RALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEE砌NGOctober2017doi：lO．39696．issn．1673-3142．2017．10．017轻量化冲焊桥壳优化设计及试验研究郭志田，邓娟，赵永健(266100山东省青岛市青特集团有限公司)【摘要】借助于公司正在研发的轻量化桥壳项目，在同等载荷下，桥壳壁厚由14mill减为11mm。利用冲压成形分析和有限元优化分析软件，对壁厚减薄状态下的应力集中点和危险位置进行了分析和改进。同时借鉴国外先进的设计经验，结合现场工艺和台架试验验

2、证，试制出满足要求的轻量化冲焊桥壳。【关键词】轻量化桥壳；冲压；焊接；台架试验【中图分类号】U463．218+．5【文献标识码】A【文章编号】1673—3142(2017)10-．0075-05OptimumDesignandExperimentalStudyofLightweightWeldingAxleHomingGuoZhitian，DengJuan，ZhaoYongjian(QingteGroupCo．，hd．，QingdaoCity，Shandong266100，China)【Abstract】Withthedevelopinglightweightaxlehous

3、ingofcompany，underthesameload，theaxlehousingwallthicknessisreducedfrom14lnlnto1mm．Usingstampinganalysisandfiniteelementoptimizationanalysissoftware，thestressconcentrationpointanddangerouspositionundertheconditionofwallthinningaleanalyzedandimproved．Atthesanletime，learningfromtheforeignadvan

4、cedexperience，combinedwithfieldtechnologyandbenchtest,thelightweightweldingaxlehousingissuccessfullydeveloped．[Keywords]lightweightaxlehousing；stampin吕weldins；,benchtest0引言随着国家法规对排放的要求越来越严，车身轻量化已是大势所趋，既节能减排，又解决了超载问题”】。本课题来源于公司全新研发的轻量化新产品，要求满足同等载荷状态下将桥壳壁厚由14mill变为1lmln。目前，此研究国内市场尚无首例，而国外市场迫切

5、需要市场中国化，因此该桥壳的开发具有非常有利的市场契机。本课题通过冲压成形分析和有限元分析找出应力集中点及薄弱位置，通过对桥壳进行优化设计，同时通过台架试验和现场工艺验证，以保证桥壳疲劳寿命的提高。1桥壳三维及有限元模型的建立建立桥壳几何模型时，做如下简化和假设口】：(1)假设桥壳材料材质均匀，各向同性；(2)忽略对计算结果影响不大的几何特征，如加、放油螺塞等；(3)不考虑焊接处材料特性的变化。建立轻量化冲焊桥壳模型如图l所示。根据桥壳模型的几何形状和分析重点，桥壳、收稿日期：2017-02—24修回日期：2017-03—14后盖、加强圈和轴管采用六面体网格，且桥壳应保持较小

6、的单元尺寸，以保证计算精度。其余复杂的几何模型及非主要分析对象，以四面体单元为主，如图2。图1桥壳总成三维模型Fig．13Dmodelofaxlehousingassembly图2桥壳总成有限元模型Fig．2Finiteelementmodelofaxlehousingassembly2轻量化桥壳优化设计2．1材料选择76农业装备与车辆工程2017年如果桥壳及附件的材料不变，在同等载荷下仅将桥壳壁厚减薄无法实现较高的疲劳寿命网。14mm壁厚桥壳材料为Q460C。如果11mill壁厚桥壳也直接采用该材料，则桥壳的疲劳寿命和安全系数均偏低，安全可靠性差。因此，为提高桥壳强度，保证

7、其承载可靠性，开发QK460专用桥壳钢板，该钢板是在保证产品性能基础上依据桥壳成型工艺要求开发的专用高强度钢板。通过对表1中两种不同厚度桥壳材料性能比较可以看出，QK460材料较Q460c屈服强度和抗拉强度均提高9％，故采用QK460高强度钢板冲压可以提高桥壳的疲劳寿命。裹1两种不同厚度桥壳材料性能比较Tab．1Materialperformancecompansonoftwodifferentthicknessaxlehousing2．2有限元分析表2给出了14mm和11mm壁厚桥壳总成各个零部件的材