某重型牵引车车架横梁断裂的原因分析和改进设计.pdf

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1、设计研究-10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.12.001某重型牵引车车架横梁断裂的原因分析和改进设计白亚鹏，童世伟，张永生，许威（安徽江淮汽车集团股份有限公司重型商用车研究所，安徽江淮230601）摘要：针对重型牵引汽车在使用过程中出现的车架横梁异常断裂问题，文章采用有限元分析的方法对其进行结构及强度分析校核。根据有限元分析结果，车架横梁异常断裂现象是梁连接部位应力值大于材料的屈服强度引起的，这与实车车架断裂结果吻合，再对其结构进行改进设计，并通过对比分析验证了改进设计

2、的合理性。关键词：牵引汽车；车架；异常断裂；有限元分析中图分类号：U462文献标识码：A文章编号：1671-7988(2017)12-01-03CauseanalysisandstructureimprovementdesignforthebeambreakingofaheavytractorframeBaiYapeng,TongShiwei,ZhangYongsheng,XuWei(ResearchInstituteOfHeavyCommercialVehicle,AnhuiJianghuaiA

3、utomobileCo.Ltd,AnhuiJianghuai230601)Abstract:ThisarticleisAimingattheabnormalfractureproblemoftheheavytruckframebeam,thestructureandintensityoftheframeandstrengthanalysisarecheckedbythefiniteelementmethod.Accordingtotheresults,theframebeamabnormalfra

4、cturesbecauseofthatthestressvalueofthebeamjointsisgreaterthanthematerialyieldstrength,whichisfitwiththerealvehicleframefracture.thentheresultsofthestructuretohavebeenimproveddesigned,andtherationalityoftheimproveddesignisverifiedbycomparisonandanalysi

5、s.Keywords:tractortruck;frame;abnormalrupture;finiteelementanalysisCLCNO.:U462DocumentCode:AArticleID:1671-7988(2017)12-01-03连接纵梁，构成一完整的框架，保证车架承载性能，具有足引言够的强度和抗扭转刚度。针对某重型牵引车车架第二横梁在使用过程中出现断车架是汽车各总成零部件的安装基体，它将发动机和车裂的情况如图1所示，分析横梁的故障模式和故障原因，身等总成连成一个有机的整体，组

6、成一辆完整的汽车。要求对横梁结构进行改进设计，通过有限元分析的方法对两种有足够的强度：保证在各种复杂的受力状况下，车架及底盘[1]结构最大等效应力进行分析比较，并通过分析验证改进上的各总成不致因变形或疲劳而早期损坏或失去正常的工作的合理性。能力。有适当的扭转刚度：当汽车行驶在不平路面时，为了保证汽车对路面不平度的适应性，提高汽车的平顺性和通过能力。车架横梁作为车架的关键零部件，横梁的主要作用是作者简介：白亚鹏，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司重型商用车研究所。图1横梁的故障模式2017年第12期

7、白亚鹏等：某重型牵引车车架横梁断裂的原因分析和改进设计21两种结构的有限元模型的建立量按照900kg，在驾驶室重心位置施加力均布于驾驶室总成在车架上的安装点，牵引器施加向后的牵引力和竖直方向的1.1两种结构介绍压力。根据横梁的开裂模式对横梁进行优化设计，老结构如图1.3.2扭转工况2（a）所示，新结构如图2（b）所示。扭转工况的边界条件及承载情况计算时，约束前悬弹簧接地处的所有自由度，承载情况和弯曲工况一样，将左侧纵梁的后悬弹簧的刚度降低至原来的1／3，使两边纵梁受力不同，形成扭转。a老结构b新结

8、构图2第二横梁结构优化前后的对比2有限元计算结果及讨论1.2有限元模型的建立2.1弯曲工况某重型牵引汽车车架为U型断面梯形边梁式结构，主要由2根主纵梁、2根副纵梁和6根横梁组成，其中横梁与纵2.1.1整车受力情况梁通过铆钉和螺栓连接。将两种结构整体横梁放在整个车架弯曲工况下车架总成的受力趋势如图4所示，更换横梁前里计算。车架几何模型较为复杂，采用NX软件建立车架三后对车架总成的总体受力趋势影响不大。老结构横梁状态下车维模型，通过BatchMesher和HyperMesh软件进行网格