重型卡车一种新型车架管梁设计

张影 张琦 孙汝山 陈晓雯 刘睿卿 蒙震

关键词：重型卡车;新型管梁;轻量化;有限元

1新型管梁结构特征分析

首先说一下电阻焊技术，它是指被焊接零部件在2个电极之间，以电流熔炼零部件实现零部件融合的技术。汽车车身（车架）零部件在焊接中的电阻值相对较大，当电流经过此零部件时会造成焊接部位临近区域产生电阻热，从而融化2个零部件邻近区，将其牢固地结合在一起。当前，电阻焊主要包含点焊、凸焊、缝焊和对焊4种类型。

在汽车车身（车架）焊接领域，运用最多的通常是点焊和凸焊技术。其中，重型货车车架一般采用左、右纵梁与若干不同功能结构的横梁铆接，或铆螺混合，或全螺栓连接，形成梯形结构车架总成。车架总成在不同的载荷区段需要采用相适应的不同结构的组合横梁和连接结构。

管状横梁截面一般有圆管和方管2种，去扭转刚度较大，可用型材与连接板组焊制成，多用于发动机前悬置处车架连接。而新型管梁的结构在保证车架总成扭转刚度时也起到发动机前悬置作用，适用于发动机前悬置点位于发动机缸体前端面曲轴正下方，通过贯穿橡胶套中心的支撑销与发动机连接。新型管梁结构通过集成发动机悬置功能，可使单车降重33.4kg。新型管梁结构装配图如图1所示。

2新型管梁有限元模型建立及分析

2.1新型管梁有限元模型建立

首先利用CATIA软件对新型管梁进行三维实体设计。新型管梁主要由管梁总成、悬置连接板组成。再利用HyperMesh作前处理，OptiStruct、FEMFAT进行求解，基于三维实体数模，搭建新型管梁有限元模型。有限元模型如图2所示。

2.2发动机工况选取及分析

模拟发动机悬置在实际工况下的运行状态及载荷情况，对新型管梁进行7种常规工况下的有限元分析。工况强度设定如表1所示。其中，工况1、2为垂向冲击工况，载荷±6g;工况3、4为转弯工况，载荷±4g;工况5、6为制动工况，载荷±3g;工况7为扭转工况，载荷1.4Tmax∙imax。

管梁总成应力云图如表2所示;悬置连接板应力云图如表3所示;各工况下最大安全因子如表4所示。

重卡各工况下的安全因子应≥1.4。经各设计工况、载荷下的有限元分析，该结构均满足要求。

3结束语

通过建立新型管梁有限元模型，借助Hyperworks进行了多工况静力学分析，结论是该结构满足强度要求。同时，该新型结构管梁同时集成了发动机悬置功能，在大功率发動机逐步发展的情况下，在原4点悬置基础上优化为3点支撑，节约了布置空间。本设计对整车布置及发动机悬置结构设计，提供了一种新思路，具备一定指导意义。