重型卡車一種新型車架管梁設計

張影 張琦 孫汝山 陳曉雯 劉睿卿 蒙震

關鍵詞：重型卡車;新型管梁;輕量化;有限元

1新型管梁結構特征分析

首先說一下電阻焊技術，它是指被焊接零部件在2個電極之間，以電流熔煉零部件實現零部件融合的技術。汽車車身（車架）零部件在焊接中的電阻值相對較大，當電流經過此零部件時會造成焊接部位臨近區域產生電阻熱，從而融化2個零部件鄰近區，將其牢固地結合在一起。當前，電阻焊主要包含點焊、凸焊、縫焊和對焊4種類型。

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

管狀橫梁截面一般有圓管和方管2種，去扭轉剛度較大，可用型材與連接板組焊制成，多用于發動機前懸置處車架連接。而新型管梁的結構在保證車架總成扭轉剛度時也起到發動機前懸置作用，適用于發動機前懸置點位于發動機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動機連接。新型管梁結構通過集成發動機懸置功能，可使單車降重33.4kg。新型管梁結構裝配圖如圖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軟件對新型管梁進行三維實體設計。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進行求解，基于三維實體數模，搭建新型管梁有限元模型。有限元模型如圖2所示。

2.2發動機工況選取及分析

模擬發動機懸置在實際工況下的運行狀態及載荷情況，對新型管梁進行7種常規工況下的有限元分析。工況強度設定如表1所示。其中，工況1、2為垂向沖擊工況，載荷±6g;工況3、4為轉彎工況，載荷±4g;工況5、6為制動工況，載荷±3g;工況7為扭轉工況，載荷1.4Tmax?imax。

管梁總成應力云圖如表2所示;懸置連接板應力云圖如表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≥1.4。經各設計工況、載荷下的有限元分析，該結構均滿足要求。

3結束語

通過建立新型管梁有限元模型，借助Hyperworks進行了多工況靜力學分析，結論是該結構滿足強度要求。同時，該新型結構管梁同時集成了發動機懸置功能，在大功率發動機逐步發展的情況下，在原4點懸置基礎上優化為3點支撐，節約了布置空間。本設計對整車布置及發動機懸置結構設計，提供了一種新思路，具備一定指導意義。