基于ANSYS软件对某重型汽车板簧固定支架进行优化设计
2018-03-06邹衍
邹 衍
(安徽江淮汽车集团股份有限公司,安徽 合肥 230601)
前言
板簧固定是重型汽车悬架系统中的一个重要组成部件,它在汽车悬架中起承载作用,受力较大,如果板簧固定支架的强度不能满足使用要求,会使悬架系统承载能力失效,影响车辆行车安全[1]。
此外,随着科技的不断发展,重型汽车轻量化也越来越重要。因此,板簧固定支架需在保证强度满足要求的前提下,尽可能的做到轻量化。
本文基于 ANSYS软件对板簧固定支架进行有限元分析,并进行优化设计,使板簧固定支架在满足使用强度要求的同时达到轻量化。
1 使用工况
图1 板簧固定支架安装示意图
某重型汽车板簧固定支架的装配示意图如下,该件使用板簧悬架中,支架开档与板簧相连,垂直面通过紧固件与车架大梁相连[2]。图示支架装配在车架纵梁上,通过M14的螺栓固定。
2 静力工况设定
分析时将支架与大梁连接,固定约束车架大梁周边,装配板簧的开档处施加载荷:
工况一:方向向上、向前,各施加30000N。
工况二:方向向上、向左,各施加30000N。
工况三:复合工况,三个方向各施加30000N。
图2 静力工况设定
3 疲劳工况设定
分析时固定与大梁连接的装配面以及3×Ф12.5孔与2×Ф12.5孔,装配板簧的开档处施加竖直方向载荷,按正弦曲线变化,峰值为最大60000N,最小30000N,设计寿命1×107次。
图3 疲劳工况设定
4 结构优化
图4 结构优化
5 有限元分析
5.1 静力计算
图5 静力计算—工况一
图6 静力计算—工况二
图7 静力计算—工况三
5.2 疲劳分析
图8 疲劳寿命对比
图9 疲劳安全系数对比
6 分析结果
表1 静力分析结果对比
表2 疲劳分析结果对比
7 结论
(1)静载工况下,优化后结构最大应力大于原结构,但采用了更高性能材料,安全系数更高,强度性能更好。
(2)疲劳工况下,优化前后结构均预测不会发生疲劳失效,疲劳寿命均达到1×107次。
(3)综上,该优化结构可以满足设计及装车使用。
[1] 王望予.汽车设计;机械工业出版社,2003.
[2] 申晋宪,王铁.载货汽车总体设计分析,中国标准出版社,2013.