某越野车车架强度仿真分析

牟鑫



某越野车车架强度仿真分析

牟鑫

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）

针对某越野车车架结构设计是否合理，文章基于HyperWorks有限元分析方法，建立越野车车架仿真模型。通过分析车架静态垂向、转弯、扭转和制动四种工况下车架的应力情况，为以后此种车架的设计提供理论依据。

越野车；车架；仿真分析

前言

车架作为整个汽车的基体，承受来自车内外的各种载荷。越野车辆行驶路况恶劣，车架受到的冲击力和扭矩更大，车架的性能直接影响整车的安全性，因此，越野车车架的设计时应具有足够的强度和刚度以抵抗外力引起的变形和破坏。

本文以某款越野车车架作为研究分析对象，通过建立越野车车架结构的有限元模型，分析越野车车架在各工况下的受力情况，为设计人员设计优化越野车车架结构提供参考。

1 车架有限元模型建立

本文分析的车架为边梁式结构，由两个纵梁、两个管梁和三个冲压横梁通过螺栓、铆钉连接。车架为直通梁，纵梁为变截面结构。

将车架三维从PRO/E中导入HyperMesh中进行前处理，通过前处理，结点数量886943，单元数量1898680。有限元模型如图1。

表1 车架参数表

2 车架强度分析

通过分析车架在垂向冲击、转弯、扭转和制动四种工况，考察各工况下车架纵梁、横梁和铸件的应力分布情况，为越野车车架设计提供理论指导。

2.1 垂向冲击工况受力分析

在进行车架强度分析时，需要在三个轴端对有限元分析模型进行约束，分别通过约束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方向转动来分析车架各工况受力情况。在分析车架受垂向冲击力工况时，将车辆前左轮分别约束X方向平动、Z方向平动，前右轮分别约束X方向平动、Y方向平动、Z方向平动，后左轮约束Z方向平动，后右轮约束Z方向平动，施加垂向加速度。该工况下，车架纵梁、横梁和铸件的应力分布情况如图2所示。

2.2 转弯工况受力分析

在进行车架转弯受力工况分析时，将前左轮分别约束X方向平动、Z方向平动，将前右轮分别约束X方向平动、Y方向平动、Z方向平动，将后左轮分别约束Z方向平动、X方向转动，将后右轮分别约束Z方向平动、X方向转动，施加垂向和横向加速度。该工况下，车架纵梁、横梁和铸件的应力分布情况如图3所示。

图3

2.3 扭转工况受力分析

图4

在进行车架扭转受力工况分析时，将一轴左前轮接地点Z向强制位移200mm，二轴、三轴右轮接地点Z向强制位移200mm，将前左轮分别约束X方向平动、Z方向平动，将前右轮分别约束X方向平动、Y方向平动、Z方向平动，将后左轮约束Z方向平动，将后右轮约束Z方向平动，施加垂向加速度。该工况下，车架纵梁、横梁和铸件的应力分布情况如图4所示。

2.4 制动工况受力分析

图5

在车架进行制动受力工况分析时，将前左轮约束Z方向平动，将前右轮约束Z方向平动，将后左轮约束Z方向平动，将后右轮约束Z方向平动，施加垂向和纵向加速度。该工况下，车架纵梁、横梁和铸件的应力分布情况如图5所示。

3 结论

通过对车架在各个工况下受力进行CAE分析，得到表2所示的结果：

表2 车架各工况下的最小安全系数

从表中结果可以看出，车架在静态垂向、转弯、扭转和制动四种受力工况下的车架纵梁、横梁、铸件应力分布情况均满足设计强度要求，各部件安全系数均大于1，表明该车架结构设计合理能够满足车辆越野行驶的安全性要求。

[1] 马迅,盛勇生.车架刚度及模态的有限元分析与优化[J].客车技术与研究,2004(4):8-11.

[2] 吕品.汽车车架拓扑优化设计I-D],吉林大学硕士学位论文,2008.

Cold area heavy vehicle fuel heating system

Mu Xin

( Shaanxi Heavy Duty Automobile Co., Ltd, Shaanxi Xi'an 710020 )

With the new period of our army gradually from regional defense to the whole regional transformation and maneuver exercises and task of maintaining stability is increasing, the type of military vehicle wheel equipped with necessary diversification. Hydraulic turnover spare wheel carrier system is currently widely used in the spare wheel turning system, the system ensures the military off-road vehicle spare wheel convenient, safe, quick change, enhance the performance of military vehicles to meet the needs of the war under the new situation. In this paper, the troops reflect hydraulic turnover by wheel frame in the user process, hydraulic turnover by wheel frame has been idle for a long period, again, by turning wheel will produce transient large angle rapid decline resulting in preparation of wheel frame deformation even to fracture, the spare wheel carrier structure improvement and ANSYS analysis and experimental verification.

Cold area; heavy vehicle; fuel heating system; simulation analysis

U467

B

1671-7988(2019)09-158-03

U467

B

1671-7988(2019)09-158-03

牟鑫，就职于陕西重型汽车有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.09.051