轮履复合式救援工程机械底盘车桥设计与有限元分析.pdf

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1、轮履复合式救援工程机械底盘车桥设计与有限元分析木口宋可清口冯华山口赵文涛口张娜西北工业大学机电学院西安710072摘要：针对液压马达四轮驱动的动力方式，设计了轮履复合式救援工程机械底盘的车桥．对其在各行驶工况下的受力情况进行有限元分析和优化，并对优化的结构进行了模态分析。结果表明，该车桥结构在满足强度要求的基础上有良好的抗振性。关键词：轮履复合车桥有限元模态分析中图分类号：TH123文献标识码：A文章编号：1000—4998f2014104—0023—04Abstract：Achassisaxleforwheel／crawlerrescueengineeringmac

2、hineryisdesignedagainstthedrivepowermodeofFWDhydraulicmotor．Finiteelementanalysisofthedrivingforceundereachworkingconditionisperformedforoptimization，andtheoptimizedstructureisverifiedbymodalanalysis．Theresultsshowthattheaxlestructureeansatisfythestrengthrequirementwhilepresentingsoundv

3、ibrationresistance．KeyWords：Wheel／CrawlerCombinalionAxleFiniteElementModalAnalysis目前救援工程机械的底盘多采用单一的轮胎式或胎(包括轮辋)采取双胎布置，通过液压马达安装在转履带式设计。在灾难发生时，轮胎式的救援工程机械可向架上；前桥通过铰接架与车身连接；横梁和转向架为以迅速地抵达灾难现场。但是在救援现场恶劣的地面焊接件。根据轻量化的设计原则。选用的材料为状况下，轮胎式的救援工程机械的救灾作业极为不便：Q550D高强钢，材料的机械性能见表1。而履带式救援工程机械对于救援现场恶劣的地面状况适

4、应性很强。但是在灾难发生时不能很快地赶赴救援现场．长距离运行时需借助其它运输车辆。给抢险救援带来诸多不便。针对轮胎和履带式行走装置的利弊，设计的一种轮履复合式救援工程机械底盘，可根据实际情况切换不同的行驶方式。更加快捷、方便地展开救援工作。该机械底盘在轮胎行驶的情况下采用液压马达四轮驱动．由于包括履带行驶机构的整车质量都由前后桥来承担，尤其在恶劣的行驶环境下，对车桥的强度和抗共振的性能提出了更高的要求。为此，在设计过程表l车桥材料性能参数中，有必要对轮履复合式抢险救援工程机械所处的工材料屈服极限／MPa弹性模量／GPa泊松比密度／(kg·in。)况进行探讨和研究．利用

5、有限元法对车桥在典型工况Q550D5502070-37850下的强度进行校核和优化，并通过模态分析考察车桥2工况分析抗共振的性能．从而为抢险救援工程机械的研制提供理论依据。对于轮履复合式救援工程机械．车桥是在轮胎行驶情况下最主要的承力件，受道路状况、气候条件以及1车桥结构车辆的运行状态影响，车桥的受力情况千变万化。在实为了适应液压马达四轮驱动的动力方式．设计车际计算过程中．要对车桥在下述3种典型行驶工况下桥的基本结构如图1所示，前后桥结构相同，分别由主的受力情况进行分析：①动载工况：车轮受最大铅垂梁、转向架、转向主销、液压马达和轮胎组成。主梁采用力，即行驶于不平路面上

6、时所受冲击载荷；②侧滑工“剪叉式”结构，通过转向主销与两侧的转向架连接；轮况：车轮承受最大侧向力，即车辆侧滑；③紧急制动工国家科技支撑计划项目(编号：2011BAF04B01)况：车轮承受最大切向力．即轮胎行驶情况下紧急刹收稿日期：2013年1O月车。轮履复合式救援工程机械的整机参数见表2。机械制造52卷第596期2014／4表2整机参数向架连接的部分建立刚性区域。形成机构传力路径整机承量it34．0转弯半径／ram9O00(2)转向架与t梁之问、I桥架与下桥架之问的轮距／mm24l9速度，(kndh)30销轴连接采用刚性域的处理办法。轴Ni_／mm6474制动力矩／

7、(N·m)l】57l(3)将下桥架与车桥进行嘏合处理，以模拟两者暖心偏移／ranl500(向前)轮胎滚动半径／mm592之间的高强螺栓连接。最心高度，『l1m1500(4)不计非受力元件，忽略焊接一r边及较小的南于锻向前偏心，前桥的受力情况更恶劣，因此圆角口i．只i-'ti~前桥的受力。如罔2所示，前桥左右两轮受到的这样建立的有限元模型及其约束的添加情况如地面反力分别为垂直向上支撑力Z和Z。、侧向力y3所示，节点总数为l234l，单元数为12079。和Y，／r：身方向切向力为、xm；3种I况下地面的3．2计算结果分析及优化反力情况见表3(在实际汁算过