某自卸車車架總成強度分析

李 鋒 齊海超 付亮亮 劉 庚 黃怡豐 鄭知松

（陜西汽車集團股份有限責任公司，陜西 西安 710000）

0 概述

車架是連接整車各系統的框架式結構，承受來自車輛內外的各種載荷，其結構強度是影響整車可靠性的主要原因之一。因此，車架設計前期應考慮具有足夠的強度和剛度，以承受汽車的載荷和從車輪傳來的沖擊。

本文以某輕型自卸車架結構總成為研究對象，通過專業理論分析方法，對車架結構強度進行理論分析，根據分析結果優化改進結構，達到整車承載需求。

1 數據準備及模型建立

車架總成主要由左右縱梁、橫梁總成、板簧支架、副車架等零部件通過螺栓、鉚接連接而成。首先，根據車型屬性輸出整車質量數據、軸距、輪距等性能參數及車架總成材料性能參數，為分析數據建立理論依據；其次，通過CATIA完成車架總成及外圍裝配件三維數模設計(如圖1所示)，將數模導入HyperWorks中搭建車架總成有限元模型(如圖2所示)。

圖1 三維數模設計

圖2 車架總成強度分析模型建立

表1 整車性能參數

車架總成強度分析模型建立，單元尺寸：殼單元10 mm，體單元3 mm；節點數量：429 871個，單元數量：1 318 981個。

表2 材料性能參數

2 車架靜強度分析

2.1 工況1——垂向沖擊工況

加載：Z向加載-3.5g沖擊載荷，如圖3所示；分析類型：線性靜力學分析。

圖3 車架垂向沖擊工況安全因子云圖

2.2 工況2——轉彎工況

加載：Z向加載-1g載荷，Y向加載0.4g載荷，如圖4所示；分析類型：線性靜力學分析 。

圖4 車架轉彎工況安全因子云圖

2.3 工況3——扭轉工況

加載：Z向加載-1g載荷，對角線輪端加載Z向強制位移300 mm，如圖5所示；分析類型：線性靜力學分析。

圖5 車架縱梁扭轉工況安全因子云圖

2.4 工況4——制動工況

加載：X向加載支座支反力，Z向施加-1g重力，如圖6所示；分析類型：線性靜力學分析。

圖6 車架縱梁制動工況安全因子云圖

3 結論

通過各設計工況、載荷下的有限元分析，該車架總成最小靜態安全因子數據見表3。

表3 各設計工況下的有限元分析結果

通過理論分析，該車架總成垂向沖擊工況、轉彎工況、制動工況最小靜態安全因子均大于1，強度滿足需求，但扭轉工況下第二橫梁下連接板的最小安全因子小于1，靜強度不滿足設計要求，此車架總成需重點優化改進第二橫梁下連接板處，可通過改變連接板料厚度、材質或優化結構等措施提升強度，直至最小安全因子大于1，則表明該自卸車車架總成滿足市場需求。