铝负重轮的设计与工艺研制

较多，是减重的主要考虑对象。本文对新155车铝制负重轮的可靠性进行技术分析,并提出设计方案。

1 负重轮的材料

新155车负重轮采用超硬铝合金材料LC4-GBn2323-1984，热处理状态，淬火时效，模锻，其性能参数如下：纵向，抗拉强度为5.4 MPa,屈服强度为4.5 MPa,伸长率为6.0%；横向，抗拉强度为4.6 MPa,伸长率为4.0%；高向，抗拉强度为4.2 MPa,伸长率为2.0%,硬度为140 HBW。

2 负重轮橡胶轮缘应力温升有限元计算

2.1 计算参数

新155车负重轮轮缘结构参数如图1所示。车的质量分别为40和42 t，车速分别为40或60 km/h。对负重轮橡胶轮缘的应力和温升情况按3种条件动载(过载系数分别为1.2、1.33和7)、4种橡胶轮缘厚度参数(分别为33、35、38和41 mm)，进行了16次有限元计算。计算中，橡胶的门尼常数为0.620 7 MPa，橡胶的密度为1 300 kg/m3,泊松比为0.499 7，弹性模量为4.956 6 MPa[1]。履带板不作计算对象，只作边界条件，便于生成接触单元，其弹性模量为21 MPa,泊松比为0.3，密度为7 800 kg/m3。接触单元的参数需要根据计算是否收敛随时进行修正。

图1 负重轮橡胶轮缘截面尺寸参数

2.2 计算软件

ANSYS软件程序具有较强的前处理和后处理功能，可以进行结构分析、热分析、非线形瞬时态动力分析和流体动力学分析等。本计算涉及到的结构分析中，可以进行线形和非线形结构静力分析、线形和非线形结构动力分析，以及线形和非线形屈曲分析等，适合于负重轮橡胶轮缘的有限元计算。

对于轮缘有限元计算中涉及的几何、材料和边界(接触)非线形，ANSYS软件提供了很方便的数据库，如几何非线形包括大变形、大应变、应力强化与旋转软化等；……