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1、
CAE技術(shù)在汽車(chē)車(chē)架設(shè)計(jì)的應(yīng)用
摘要:汽車(chē)車(chē)架是汽車(chē)的主要承載體,承受多種載荷,對(duì)整車(chē)的使用壽命和安全有著重要影響。在整車(chē)設(shè)計(jì)時(shí),必須對(duì)車(chē)架強(qiáng)度進(jìn)行分析。利用CATIA軟件進(jìn)行汽車(chē)車(chē)架零件CAD建模,結(jié)合CAD模型對(duì)車(chē)架進(jìn)行有限元建模,建立四種典型工況對(duì)車(chē)架強(qiáng)度進(jìn)行分析,通過(guò)有限元軟件計(jì)算,求得各工況下的靜態(tài)安全因子和應(yīng)力分布。
關(guān)鍵詞:有限元分析;車(chē)架;結(jié)構(gòu)
1概述
商用車(chē)是在設(shè)計(jì)和技術(shù)特征上用于運(yùn)送人員和貨物的汽車(chē),分為貨車(chē)和客車(chē)。而商用貨車(chē)根據(jù)用途不同,分為自卸車(chē)和牽引車(chē)。車(chē)架是商用貨車(chē)的重要組成部分,是支撐和連接汽車(chē)的總成。并承受來(lái)自車(chē)內(nèi)外的各種載荷
2、。因此,車(chē)架在滿足汽車(chē)總布置的情況下,必須具有足夠的強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)膭偠?,以使其正常工作。本文通過(guò)應(yīng)用有限元分析軟件對(duì)某商用貨車(chē)牽引車(chē)車(chē)架進(jìn)行力學(xué)分析。以此了解車(chē)架的力學(xué)特性,校核車(chē)架強(qiáng)度是否滿足要求。
2車(chē)架構(gòu)成及分析方法的確定
2.1車(chē)架構(gòu)成。某牽引車(chē)車(chē)架,車(chē)架主體結(jié)構(gòu)形式為邊梁式。由兩根縱梁及若干橫梁組成??v梁斷面為箱型結(jié)構(gòu);第一橫梁采用管狀結(jié)構(gòu),橫梁兩端與縱梁通過(guò)螺栓連接;中間兩根橫梁分別是壓型槽鋼,結(jié)構(gòu)兩端與縱梁螺栓連接;平衡軸處的橫梁是壓型槽鋼結(jié)構(gòu),與縱梁連接處用加強(qiáng)板加強(qiáng)。平衡軸連接座與縱梁下翼面通過(guò)螺栓連接;尾梁是整體式箱型結(jié)構(gòu),并與縱梁鉚接;變速箱下方的盆梁與
3、縱梁下翼板螺栓連接。2.2分析方法的確定。目前,CAE技術(shù)已經(jīng)成為支持工程行業(yè)和制造企業(yè)的主要技術(shù),在提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、降低研發(fā)成本、縮短開(kāi)發(fā)周期等方面,發(fā)揮重要作用。本文主要通過(guò)應(yīng)用有限元分析軟件進(jìn)行分析研究。
3有限元分析
3.1建立車(chē)架有限元模型。利用CATIA軟件對(duì)車(chē)架及主要附件進(jìn)行三維實(shí)體設(shè)計(jì)。在建立車(chē)架模型時(shí),為反映實(shí)車(chē)結(jié)構(gòu),對(duì)車(chē)架縱梁、橫梁及主要承載零件進(jìn)行模型搭建,對(duì)車(chē)架及附件承受的質(zhì)量,簡(jiǎn)化為質(zhì)心,通過(guò)質(zhì)心位置進(jìn)行模擬。簡(jiǎn)化后的有限元模型如圖1所示。對(duì)車(chē)架-輪胎-路面邊界,用剛性單元模擬輪胎,確定對(duì)輪胎的約束,鋼板彈簧用兩根剛度不同的彈簧單元模擬,用截面不同的
4、梁?jiǎn)卧B接,使之相互作用形成一個(gè)整體。[1]3.2施加載荷和約束。汽車(chē)在復(fù)雜的行駛過(guò)程中,會(huì)受到各種載荷,例如側(cè)向載荷及縱向載荷。車(chē)架在載荷的作用下會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形、彎曲變形等因此,在車(chē)架上分別施加側(cè)向載荷和縱向載荷。約束主要考慮地面通過(guò)前后懸給車(chē)架傳來(lái)的力和不同工況下所帶來(lái)的特定限制。在本文中,主要通過(guò)約束前后懸與車(chē)架的連接處,對(duì)車(chē)架進(jìn)行約束。3.3工況選取。進(jìn)行靜載荷分析的四個(gè)工況如下:工況1:汽車(chē)滿載靜止,垂向加速度3.5g;工況2:汽車(chē)滿載轉(zhuǎn)彎(向右),因牽引車(chē)在轉(zhuǎn)彎時(shí),側(cè)向加速度在大于0.6g時(shí),會(huì)發(fā)生側(cè)翻,因此,這里取側(cè)向加速度0.6g;工況3:汽車(chē)扭轉(zhuǎn)工況,即滿載,左前輪抬高0.1
5、50m,右后輪抬高0.150m。工況4:汽車(chē)滿載靜止,在制動(dòng)時(shí),汽車(chē)受到的最大制動(dòng)減速度為0.8g,因此,這里取制動(dòng)減速度0.8g,垂向加速度1g。3.4各工況計(jì)算結(jié)果及分析。該車(chē)架使用610L材料,綜合考慮該牽引車(chē)的行駛工況,安全系數(shù)取值n=1。3.4.1工況1汽車(chē)在受到垂向沖擊時(shí),在壓力作用下,車(chē)架會(huì)發(fā)生一定的彎曲,該工況下車(chē)架的靜態(tài)安全因子值如圖2所示。從圖中可以看出,縱梁的最小靜態(tài)安全因子為1.007,大于材料的安全系數(shù),因此車(chē)架在垂向沖擊狀態(tài)下是安全可靠的。3.4.2工況2車(chē)架滿載轉(zhuǎn)彎時(shí),考慮側(cè)向加速度對(duì)車(chē)架受力的影響。該工況車(chē)架上的靜態(tài)安全因子值如圖3所示。從圖中可以看出,縱梁的最
6、小靜態(tài)安全因子為2.135,大于材料的安全系數(shù),因此車(chē)架在轉(zhuǎn)彎狀態(tài)下是安全可靠的。3.4.3工況3車(chē)架滿載扭轉(zhuǎn)工況,汽車(chē)的左前輪和右后輪各抬高0.15m。此工況下,車(chē)架承受較大的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力和彎曲應(yīng)力,該工況車(chē)架的靜態(tài)安全因子值如圖4所示,從圖中可以看出,縱梁的最小靜態(tài)安全因子為0.444,小于材料的安全系數(shù),因此車(chē)架在扭轉(zhuǎn)狀態(tài)下是不可靠的。3.4.4工況4車(chē)架滿載轉(zhuǎn)彎時(shí),受制動(dòng)減速度對(duì)車(chē)架的影響。該工況車(chē)架的靜態(tài)安全因子值如圖4所示,從圖中可以看出,縱梁的最小靜態(tài)安全因子為1.091,大于材料的安全系數(shù),因此車(chē)架在扭轉(zhuǎn)狀態(tài)下是安全可靠的。
4結(jié)論
通過(guò)對(duì)以上4種工況的車(chē)架的應(yīng)
7、力分析,得到了相應(yīng)工況下的車(chē)架靜態(tài)安全因子。根據(jù)計(jì)算結(jié)果,在垂向沖擊、轉(zhuǎn)彎和制動(dòng)工況下,滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求和使用要求;扭轉(zhuǎn)工況下不滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求和使用要求。建議增加橫梁剛度,減小縱梁在扭轉(zhuǎn)工況下的變形。采用同樣的方法還可以對(duì)汽車(chē)車(chē)架在其他工況下進(jìn)行強(qiáng)度和剛度分析。
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8、):20-21.
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1、最靈夢(mèng)想是一個(gè)天真的詞,實(shí)現(xiàn)夢(mèng)想是個(gè)殘酷的詞。。。21.2.62.6.202109:5809:58:482月-2109:58
2、只有收獲,才能檢驗(yàn)耕耘的好處;只有貢獻(xiàn),方可衡量人生的價(jià)值。。二〇二一二〇二一年二月六日2021年2月6日星期六
3、不要放棄,你要配的上自己的野心,也不要辜負(fù)了所受的苦難。。09:582.6.202109:582.6.202109:5809:58:482.6.202109:582.6.2021
4、找一個(gè)理由,否認(rèn)憂傷,笑容就會(huì)燦爛到無(wú)所不在。。2.6.20212.6.202109:5809:580
9、9:58:4809:58:48
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6、只要努力抬起你的雙腳,勝利將屬于你。。9時(shí)58分9時(shí)58分6-2月-212.6.2021
7、青春如此華美,卻在煙火在散場(chǎng)。。21.2.621.2.621.2.6。2021年2月6日星期六二〇二一二〇二一年二月六日
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1、你始終不屬于我,屬于我的只是我自己。。21.2.62.6.202109:5809:58:
10、482月-2109:58
2、一份信心,一份努力,一份成功;十分信心,十分努力,十分成功。。二〇二一二〇二一年二月六日2021年2月6日星期六
3、你是唯一的,你是十分獨(dú)特的,你就是你生命中的第一名。。09:582.6.202109:582.6.202109:5809:58:482.6.202109:582.6.2021
4、要跟成功者有同樣的結(jié)果,就必須采取同樣的行動(dòng)。。2.6.20212.6.202109:5809:5809:58:4809:58:48
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6、只要站起來(lái)的次數(shù)比
11、倒下去的次數(shù)多,那就是成功。9時(shí)58分9時(shí)58分6-2月-212.6.2021
7、自知之明是最難得的知識(shí)。21.2.621.2.621.2.6。2021年2月6日星期六二〇二一二〇二一年二月六日
8、勇氣通往天堂,怯懦通往地獄。09:5809:58:482.6.2021星期六, 二月 6, 2021
1、最靈繁的人也看不見(jiàn)自己的背脊。21.2.62.6.202109:5809:58:482月-2109:58
2、最困難的事情就是認(rèn)識(shí)自己。二〇二一二〇二一年二月六日2021年2月6日星期六
3、有勇氣承擔(dān)命運(yùn)這才是英雄好漢。09:582.6.202109:582.6.202109:5
12、809:58:482.6.202109:582.6.2021
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5、閱讀使人充實(shí),會(huì)談使人敏捷,寫(xiě)作使人精確。二月 21星期六, 二月 6, 20212/6/2021
6、最大的驕傲于最大的自卑都表示心靈的最軟弱無(wú)力。9時(shí)58分9時(shí)58分6-2月-212.6.2021
7、自知之明是最難得的知識(shí)。21.2.621.2.621.2.6。2021年2月6日星期六二〇二一二〇二一年二月六日
8、勇氣通往天堂,怯懦通往地獄。09:5809:58:482.6.2021星期六, 二月 6, 2021