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半挂牵引车车架结构的动态分析及改进.pdf

第7期
机械设计与制造
2012年7月
Machinery Design Manufacture
文章编号:1001-3997(2012)07-0159-03
半挂牵引车车架结构的动态分析及改进
韩振南霍俊杰
(太原理工大学机械学院车辆工程系,太原030024)
Dynamic Analysis and Improvement of Semi-trailer Frame
HAN Zhen-nan, HUO Jun-jie
Department of Vehicle Engineering of Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China
摘要〕为降低ZL4180型半挂牵引车车架由振动而导致车架的损坏,建立了车架的主体、钟钉、
架和轮胎的有限元型。利用ANSS教件对1490半挂牵引车车架进行应和态响应分」
析。分析结果表明,发动机托架的横梁上和车架纵梁的前端交变动載荷较大,这与年架产生裂纹的结果
相吻合,证明了模型建立和分析的可行性。根据车架的实际承栽情况和原结构的分析結果对车架结枃
进行了改进,与原结构相比改进后的车架在共振频率处的振幅和应力都有显著下降且避开了车架非簧子
载质量的固有烦辛,显然对车架的改进是有效的。
关键词;牵引车;车架;谐响应;瞬态响应
Abstract] In order to redce the damage caused by vibration f Z 180 frame, the finite eler
4 models for frame, rivet, suspension and tire hawe been establis hed. Both harmonic response and transient re-?
i sponse were analyzed for Z1A4180 frame by the ANSYS softuare, which result shows that the repeated fluc-i
tuating Load on the beam bracket of the engine and the front of girder frame are great. The results accorded
s with those of the frame where abnormal crack ocurs, which verified the feasibility to build and analyze the
i model Thus the improvement for the frame structure is done according to the actual! load condition and the
results of the analysis Compared with the original structure, the amplitude and stress of the resonant fre
i has been aoided. lt is apparent that the frame is improved effectively.
Key Words: Semi-trailer Tractor; Frame; Harmonic Response; Transient Response
wwuwャャレャロャロとロい Mv
中图分类号:TH16,TH13.1,U469文献标识码:A
将车架模型导入 ANSYS软件中,建立车架的有限元模型。
车架作为非承载式年身结构的基础部件、不仅要固定汽车米用Shel6号壳单元建立车架的横、纵梁模型。钢板弹簧采用
的大部分部件,还要承载各种载荷。经过大最的调研证明,车架的 ANSYS提供的弹資单元 combinel4和大刚度平衡梁单元beam4
损坏90%都是由车辆在行驶过程中,由自身的动力总成和路面不来模拟。钢板弹簧简化为两个垂直的弹簧单元并通过beam4梁
平所产生的振动引起的,2L4189型半挂牵引车4架在经过一段来连接, combinel4的1、2两个节点之间进行自由度糰合以保证
时间的使用后发现发动机横梁和车架纵梁的前端会出现裂纹,这1、2两个节点的自由度相同。板簧座与板簧的连接采用beam188
是由于在以前的设计中一般采用经验方法设定一个动载荷系数单元和mpcl84单元進接。轮胎也采用弹簧单元 combine.4来模
来考虑动载荷问题,但这种分析显然十分不合理。因此需要对其拟,接触地的节点采用全约束。考虑到轮胎的质量72kg,用质量
进行谐响应分析和瞬态动力学分析,并以此为依据对车架结构进单元mas21来模拟,施加于轮胎弹簧单元的另一节点。对于铆接
行改进,为厂家在后续生产中提供理论基础。
采用beam188单元和mpcl84单元来模拟,使连接起来的零件具
2车架有限元模型的建立
有相同的自由度和变形方式。建立的车架的有限元模型,如图1
ZL4180车架是采用边梁式梯形结构,由两根纵梁和七根横所示。共有76692个单元,146676各节点
梁红成前后等宽,整体釆用铆接和螺栓连接。车架长5500mm,宽
850m,高290mm。车架的横、纵梁均为槽钢,材料为16Mn钢?,
材料的弹性模量(2.07x1)MPa,泊松比为0.3,密度为(7.83x10
on/m)。天津大学的王蕴对农用货车车架进行了分析四,但她全
部采用焊接结构,这样对车架的铆接和螺栓连接处信息表述就显
得极为不准确。先在UG软件中对牵引车车架的各个零件建模然
后进行装配,对铆接和螺栓连接处进行模拟,这样就可以得到各
铆接和螺栓连接处与实际情况比较吻合的应力状况
图1车架的有限元模型
★来稿日期:2011-09-10次基金项目:国家自然科学基金资助项目(50775157),山西省归国留学人员基金资助项目(2007-33)

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