苏晓春，李文涛，郭斌，朱明明，杨忱

（陕西汽车集团有限责任公司，陕西 西安 710200）

基于HyperWorks的四种牵引车型鞍座连接方式的车架强度研究

苏晓春，李文涛，郭斌，朱明明，杨忱

（陕西汽车集团有限责任公司，陕西 西安 710200）

文章运用 HyperWorks有限元分析方法，通过对四种牵引车型车架鞍座连接板连接方式建立分析模型，分别在静态垂向、转弯、扭转和制动四种工况下进行虚拟仿真计算，得到车架总成在各种方案下的受力情况，为车架结构的设计提供了理论依据。

车架；HyperWorks；强度分析；有限元法

10.16638/j.cnki.1671-7988.2015.09.013

CLC NO.: U463.9 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)09-36-03

引言

近几年，随着国内高速物流的飞速发展，牵引车型在重型车中所占的比重越来越大，同时，鞍座与车架的连接方式也出现多种方案，各种方案对车架强度的影响各不相同。本文采用CatiaV5建立模型，通过HyperWorks进行虚拟仿真计算，利用分析结果验证各种连接方案对车架强度的影响，对后续的车架设计提供理论依据。

1、车架的几何模型及有限元模型

本文以某款6×2牵引车型车架为研究对象，该车架为边梁式螺栓连接车架，两侧为 8mm厚钢板冲压式纵梁与铸造前伸梁结构，中间为冲压式横梁总成，建立如下图1所示4种连接方案：

将车架运用Catia V5进行实体建模，为避免零部件出现几何缺陷及数据丢失，将数模转换为 STP格式，直接导入HyperMesh中进行网格划分。

建立车架有限元分析模型时，钣金件用壳单元模拟，单元平均尺寸 10mm，以四边形为主；铸造件用四面体单元模拟，单元平均尺寸5m；前轴、后桥简化为beam梁单元。通过HyperMesh前处理，共划分单元数量2169497，结点数量3651788，有限元模型如图2。

2、车架强度分析

根据牵引车车架受力特点，将挂车负载加载在鞍座上，在车架上安装的各部件按照实际安装位置确定，在几何重心位置模拟质心位置。各材料的属性如下表1所示。

表1

在进行强度分析时，需要在各车桥端对限元分析模型进行约束，1、2、3、4、5、6六个阿拉伯数字分别代表约束X方向平动、Y方向平动、Z方向平动、X方向转动、Y方向转动，Z方向转动。

用HyperMesh进行前处理，将车架的工况按照如表2所示四种工况边界条件进行限定。通过求解器 Radioss进行计算，采用HyperView进行分析判断。

表2

2.1静态垂向工况

在静态垂向工况下，对分析模型左前轮约束1、3，右前轮约束1、2、3，左后轮约束3，右后轮约束2、3，施加垂向加速度2.5g。在该工况下，车架总成受力情况如图3所示。

2.2转弯工况

在转弯工况分析下，对分析模型左前轮约束1、3，右前轮约束1、3，左后轮约束3，右后轮约束3。施加垂向加速度1g，横向加速度0.6g。该工况下，车架总成受力情况如下图4所示。

2.3扭转工况

在扭转工况下，左前轮约束3，强制位移200mm，右前轮约束1、2、3，左后轮约束2、3，右后轮约束3，强制位移 200mm，施加垂向加速度 1g。在该工况下，车架总成受力情况如下图所示。

2.4制动工况

在制动工况下，左前轮约束1、3，右前轮约束1、2、3，左后轮约束1、3，右后轮约束1、2、3，施加垂向加速度1g，纵向加速度0.5g。在该工况下，车架总成受力情况如下图所示。

3、结论

根据以上车架强度分析计算结果，各工况下车架总成的最小安全系数见表3。

表3

从上表可以看出，方案四车架总成安全系数最高，车架强度较好。但是，在转弯工况下，各方案强度均不足，需要更改设计方案、优化结构，使车架强度满足设计要求。

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[2] 高卫民,王宏雁.汽车结构分析有限元法[J].汽车研究与开发, 2000.

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Four methods strength discuss of tractor frame to saddle based on HyperWorks

Su Xiaochun, Li Wentao, Guo Bin, Zhu Mingming, Yang Chen
( Shaanxi Automobile Group Co., Ltd., Shaanxi Xi’an 710200 )

In the thesis,four kinds of model of tractor frame connected to saddle is created based on HyperWorks for strength discuss.Conditions of the frame in static,turning, torsion and braking is defined.The result of strength discuss promote the frame design.

Tractor frame; HyperWorks; Strength analysis; Finite element method

U463.9

A

1671-7988（2015）09-36-03

苏晓春，就职于陕西汽车集团有限责任公司。