李 涛

上汽依维柯红岩商用车有限公司，重庆 404100

车架作为汽车的主要承载构件，其功用是连接汽车上的各大总成及各种车用设备，同时承受着传递给它的各种力和力矩。当汽车处于失去动力或陷入沼泽地等情况时，通常采用救援车辆或其他牵引机械将被困汽车脱离困境。而设置在被困汽车前面，且用于连接救援车辆或其他牵引机械的牵引钢丝绳的装置通常被称之为前牵引装置。为兼顾重型汽车的外形美观以及能较好的应对意外，重型汽车的前牵引装置通常在使用时才进行安装，即在不使用时，前牵引装置放置在重型汽车的其他地方，当需要使用时取出安装。作者新设计一种前端装置，同时用有限元方法对其进行强度分析，验证其可靠性。

1 前端牵引装置结构

该前牵引装置包括前横梁总成和牵引钩组成。该装置见图1。

图1

1.1 前横梁总成

前横梁总成在车架前端，承受了车架前端的弯曲变形和扭转变形，它包括了左连接板、右连接板、联接支柱和方管横梁；其中方管横梁的两端分别焊接有左、右连接板，并采用螺栓或铆钉通过左、右连接板连接在车架纵梁腹面；其中联接支柱通过前、后加强板连接在方管横梁的右部，联接支柱的内孔设置有内螺纹。

1.1.1 前横梁总成的断面高度和材料选择

前横梁总成的左、右连接板为断面高度为200mm～265mm、厚度为10mm，材料为强度为510L级的大梁钢；方管横梁的断面高度为110mm，厚度为10mm，材料为冷拔钢管，20号钢；联接支柱为空心圆柱体，直径为60mm，厚度为20mm，材料为铸造件，20号钢。

1.1.2 前横梁总成结构

前横梁总成结构见图2，前横梁总成包括左连接板3、右连接板2、联接支柱5和方管横梁1；方管横梁1的两端分别焊接有左、右连接板（2、3），并采用螺栓或铆钉通过左、右连接板（2、3）连接在车架纵梁前端；联接支柱5通过前、后加强板4连接在方管横梁1的右部，联接支柱5的内孔设置有内螺纹。

图2

1.2 牵引钩总成结构

牵引钩包括托钩和直柄，直柄外圆设置有与联接支柱内孔内螺纹相匹配的外螺纹。牵引钩总成结构见图3，其中6为牵引钩托钩，7为牵引钩直柄。

图3

2 前牵引装置有限元分析

2.1 前牵引装置概况

2.1.1 有限元模型概述

单元数量:51183

节点数量:2841

约束方式:左右连接板固定，并且其与方管横梁焊接；前后加强板与方管横梁用整体焊接方式；联接支柱与方管横梁用焊接方式。

2.1.2 工况概述

沿车辆行驶方向（+X向）施加151900N（15.5t）的载荷，施加位置见上图红圈处，前横梁连接板螺栓孔处固定约束。

2.1.3 材料概述

零件:联接支柱，方管横梁，牵引钩。力学性能如下:

20号钢 屈服极限:250MPa 抗拉极限:410MPa

左右连接板，前后加强板。力学性能如下:

P510 屈服极限:355MPa 抗拉极限:510MPa

2.2 CAE应力结果云图

3 结论

通过对前牵引装置强度分析，结论如下:

前牵引装置在15.5t的载荷条件下，零件联接支柱、右连接板、方钢管横粱的最大应力超过材料的屈服强度，所有零件抗拉强度均符合要求，因此根据车辆实际使用状况，认为该前牵引装置符合设计目标，通过CAE分析，强度符合设计要求。

[1]叶勤，邓亚东，等.一种轻型货车车架有限元分析与优化[J].武汉理工大学学报，2008(2).

[2]龙凯，左正兴，等.某重型货车车架结构强度分析与改进[J].汽车技术，2008(4).