Inventor的平板拖車車架應力分析

李潤，鄧龍

（蘭州石化職業(yè)技術學院 機械工程系，甘肅 蘭州 730060）

0 引言

平板拖車廣泛應用在車站、港口、機場、大型工廠等場所，由牽引車、叉車等牽引。平板拖車的車體承載了貨物的全部重量，而且還承受著行駛中路面產生的沖擊載荷，車體的強度、剛度和動態(tài)特性一定程度上決定了平板拖車的設計品質。本文以某型5 t平板拖車的車架為例，應用Inventor內嵌的有限元分析模塊Simulation，對拖車車架進行參數(shù)化造型及靜力分析，得出該車在工況載荷作用下的應力和變形散布規(guī)律，為拖車的優(yōu)化設計，從保證安全，降本增效的角度提供了參考依據(jù)[1，2]。

1 創(chuàng)建車架模型

該型5 t平板拖車的車架為框架式結構，由兩根槽鋼形主梁、兩根角鋼側梁和若干橫梁組焊而成，槽鋼梁和角鋼梁的材料為Q235，容許應力[a]=23 MPa,車體長2500 mm，寬 1800 mm，離地高度30 mm。為了縮減平板拖車的計算模型，建模中簡化或略去不關注的倒角、圓孔的部分結構件等，其結構如圖1所示。

圖1 平板拖車車架模型

2 創(chuàng)建分析

在Inventor功能區(qū)上，單擊“環(huán)境”選項卡，在管理面板上單擊“創(chuàng)建分析”命令。進行必要的設置后單擊“確定”，以接受該分析的默認設置。這時模型將自動轉換為理想化的節(jié)點和梁，且將創(chuàng)建分析，并顯示重力符號，如圖2所示。

圖2 創(chuàng)建分析

3 添加材料

在瀏覽器中展開梁文件夾，為其添加Q235材料，設置其彈性模量為206 GPa，泊松比為0.26，屈服強度為235 MPa及極限拉伸強度為375 MPa，更改重力方向為Z向，單擊“確定”，關閉其對話框，如圖3所示。

圖3 添加材料及改變重力方向

4 定義邊界條件

在約束面板中，選擇孔銷連接，彈出“銷孔連接”對話框，選擇孔銷連接對話框中的“絕對”選項，將坐標系設置為絕對坐標，在其對話框中，將偏移設為170mm，以定義梁的起始端，同樣的方法為該梁插入第二個孔銷連接，將偏移設為2330mm，單擊“確定”，完成梁邊界約束定義。同理，設置平板拖車的另一側孔銷連接，結果如圖4所示[3，4]。

圖4 定義邊界條件

5 添加載荷

在載荷面板上選擇“力”對話框，選擇中間梁作為載荷受力梁。設置載荷大小為50000N，指定受力作用平面的旋轉角度為0度，輸入偏移值為0.5，將力加載到選定梁的中間位置，如圖5所示[5]。

6 運行分析

圖5 添加載荷

在求解面板中單擊“分析”。檢查位移的最小值和最大值，可以發(fā)現(xiàn)位移的最大值集中在梁的中間位置，而最小值則在車輪附近，如圖6（a）所示。為使變形效果更佳，通過縮放模型的變形選項，將放大倍數(shù)調整×5后效果如圖6（b）所示。

圖6 運行分析

從圖6可以看出，當載荷為50000 N時，拖車的最大彎曲距離為0.8308 mm.該車的設計離地間隙為30 mm，這樣實際離地間隙為29.1692 mm。因此路面通過性能很好，能滿足承運5 t設備的需要[6，7]。

7 結論

通過利用Inventor對平板拖車車架建立了分析模型，使平板車的優(yōu)化設計成果更加形象直觀，能夠在設計階段對車體進行載荷分析，使傳統(tǒng)設計中難以進行手工精確計算的應力分析變得簡單有效，其強大的實時更新功能又保證了設備設計中大量重復性的修改工作，提高了設計效率和質量。分析證明在50000 N的重力作用下，車架彎曲工況的最大位移為0.8308 mm，該車的設計離地間隙為30 mm，實際離地間隙為29.1692 mm，因此路面通過性能很好，強度符合要求。