重型卡車一種新型車架管梁設(shè)計(jì)

張影 張琦 孫汝山 陳曉雯 劉睿卿 蒙震

關(guān)鍵詞：重型卡車;新型管梁;輕量化;有限元

1新型管梁結(jié)構(gòu)特征分析

首先說一下電阻焊技術(shù)，它是指被焊接零部件在2個(gè)電極之間，以電流熔煉零部件實(shí)現(xiàn)零部件融合的技術(shù)。汽車車身（車架）零部件在焊接中的電阻值相對較大，當(dāng)電流經(jīng)過此零部件時(shí)會(huì)造成焊接部位臨近區(qū)域產(chǎn)生電阻熱，從而融化2個(gè)零部件鄰近區(qū)，將其牢固地結(jié)合在一起。當(dāng)前，電阻焊主要包含點(diǎn)焊、凸焊、縫焊和對焊4種類型。

在汽車車身（車架）焊接領(lǐng)域，運(yùn)用最多的通常是點(diǎn)焊和凸焊技術(shù)。其中，重型貨車車架一般采用左、右縱梁與若干不同功能結(jié)構(gòu)的橫梁鉚接，或鉚螺混合，或全螺栓連接，形成梯形結(jié)構(gòu)車架總成。車架總成在不同的載荷區(qū)段需要采用相適應(yīng)的不同結(jié)構(gòu)的組合橫梁和連接結(jié)構(gòu)。

管狀橫梁截面一般有圓管和方管2種，去扭轉(zhuǎn)剛度較大，可用型材與連接板組焊制成，多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前懸置處車架連接。而新型管梁的結(jié)構(gòu)在保證車架總成扭轉(zhuǎn)剛度時(shí)也起到發(fā)動(dòng)機(jī)前懸置作用，適用于發(fā)動(dòng)機(jī)前懸置點(diǎn)位于發(fā)動(dòng)機(jī)缸體前端面曲軸正下方，通過貫穿橡膠套中心的支撐銷與發(fā)動(dòng)機(jī)連接。新型管梁結(jié)構(gòu)通過集成發(fā)動(dòng)機(jī)懸置功能，可使單車降重33.4kg。新型管梁結(jié)構(gòu)裝配圖如圖1所示。

2新型管梁有限元模型建立及分析

2.1新型管梁有限元模型建立

首先利用CATIA軟件對新型管梁進(jìn)行三維實(shí)體設(shè)計(jì)。新型管梁主要由管梁總成、懸置連接板組成。再利用HyperMesh作前處理，OptiStruct、FEMFAT進(jìn)行求解，基于三維實(shí)體數(shù)模，搭建新型管梁有限元模型。有限元模型如圖2所示。

2.2發(fā)動(dòng)機(jī)工況選取及分析

模擬發(fā)動(dòng)機(jī)懸置在實(shí)際工況下的運(yùn)行狀態(tài)及載荷情況，對新型管梁進(jìn)行7種常規(guī)工況下的有限元分析。工況強(qiáng)度設(shè)定如表1所示。其中，工況1、2為垂向沖擊工況，載荷±6g;工況3、4為轉(zhuǎn)彎工況，載荷±4g;工況5、6為制動(dòng)工況，載荷±3g;工況7為扭轉(zhuǎn)工況，載荷1.4Tmax?imax。

管梁總成應(yīng)力云圖如表2所示;懸置連接板應(yīng)力云圖如表3所示;各工況下最大安全因子如表4所示。

重卡各工況下的安全因子應(yīng)≥1.4。經(jīng)各設(shè)計(jì)工況、載荷下的有限元分析，該結(jié)構(gòu)均滿足要求。

3結(jié)束語

通過建立新型管梁有限元模型，借助Hyperworks進(jìn)行了多工況靜力學(xué)分析，結(jié)論是該結(jié)構(gòu)滿足強(qiáng)度要求。同時(shí)，該新型結(jié)構(gòu)管梁同時(shí)集成了發(fā)動(dòng)機(jī)懸置功能，在大功率發(fā)動(dòng)機(jī)逐步發(fā)展的情況下，在原4點(diǎn)懸置基礎(chǔ)上優(yōu)化為3點(diǎn)支撐，節(jié)約了布置空間。本設(shè)計(jì)對整車布置及發(fā)動(dòng)機(jī)懸置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提供了一種新思路，具備一定指導(dǎo)意義。