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    自卸車(chē)防開(kāi)焊底板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    2016-05-30 10:48:04
    時(shí)代汽車(chē) 2016年7期
    關(guān)鍵詞:自卸車(chē)有限元分析橫梁

    摘 要:結(jié)合自卸車(chē)底板出現(xiàn)的開(kāi)焊問(wèn)題,使用三維軟件對(duì)底板進(jìn)行有限元受力變形分析,論證兩種底板結(jié)構(gòu)的差異,比較得出貨廂在正常載重范圍內(nèi),哪種底板結(jié)構(gòu)綜合性能更好,最終通過(guò)改變受力變形部位的結(jié)構(gòu),達(dá)到改

    善自卸車(chē)底板開(kāi)焊的目的。關(guān)鍵詞:自卸車(chē);底板;橫梁;有限元分析;變形

    1 前言

    自卸車(chē)在作業(yè)時(shí),車(chē)廂要承受很大的沖擊和振動(dòng)載荷,底板作為承載基體,所受影響最大,因此底板開(kāi)焊也成為自卸車(chē)售后的常見(jiàn)問(wèn)題之一。經(jīng)過(guò)分析統(tǒng)計(jì),會(huì)發(fā)現(xiàn)開(kāi)焊部分大多位于底板橫梁與縱梁交匯的平焊焊道處。

    2 傳統(tǒng)底板結(jié)構(gòu)

    目前市場(chǎng)上用的最多的底板結(jié)構(gòu)是由四道 U型截面的縱梁和數(shù)道 U型截面的橫梁相組合的結(jié)構(gòu),其中橫梁與縱梁的連接面由三條焊道相連,焊道的形式為兩條角焊道和一條平焊道。通過(guò)分析底板開(kāi)焊部位,焊道與橫梁相連接處的平焊道是開(kāi)焊最多的部位,如圖 1、圖 2。

    3 防開(kāi)焊底板結(jié)構(gòu)

    為了減少底板發(fā)生開(kāi)焊問(wèn)題,本論文將對(duì)一種無(wú)平焊道的截面橫梁即 C型截面橫梁與傳統(tǒng)截面橫梁進(jìn)行分析,以下將從截面幾何性質(zhì)、受力變形分析和材料成本三方面進(jìn)行對(duì)比分析。

    3.1 截面幾何性質(zhì)分析

    根據(jù)受力分析,底板橫梁在有載重時(shí)發(fā)生的是彎曲變形,而截面慣性矩是衡量截面抗彎能力的一個(gè)幾何參數(shù)。以下將對(duì)兩種橫梁的截面慣性矩進(jìn)行計(jì)算。

    目前市場(chǎng)上的底板橫梁尺寸規(guī)格很多,本文以腹面寬 150mm,折彎腿高 75mm的橫梁結(jié)構(gòu)作為受力分析模型,新型截面橫梁為直徑 150mm的半圓形截面橫梁,兩種結(jié)構(gòu)在整體高度上是相同的,在計(jì)算時(shí)都以橫梁與底板的接觸截面的中心為原點(diǎn)進(jìn)行慣性矩計(jì)

    根據(jù)平行移軸公式 I1=I+a2A=πd4/64/2+a2A=1.41156*10-5mm4 I1=I+a2A=πd4/64/2+a2A=1.093*10-5mm4 Ic=I1-I2=3.18*10-6mm4由以上計(jì)算結(jié)果可得出 Ic>Iu,即 C型截

    面抗彎曲變形的能力比較好。

    3.2 有限元受力分析

    使用 proe三維軟件對(duì)兩種截面的橫梁進(jìn)行建模,并對(duì)三維模型進(jìn)行有限元受力分析。首先對(duì)兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化,即針對(duì)單一橫梁進(jìn)行分析。對(duì)兩個(gè)結(jié)構(gòu)分別施加相同的位移約束和相同的載荷,受力分析結(jié)果如下圖 5、圖 6。

    通過(guò)以上兩種最大變形數(shù)值可得出 U>C,即 C型截面的橫梁抗變形能力比較好。

    3.3 兩種橫梁截面成本分析

    從材料、焊絲和工時(shí)三個(gè)方面經(jīng)行對(duì)比。

    3.3.1 材料成本分析

    以板厚 6mm為例,傳統(tǒng)橫梁的單位截面材料面積是 1681.646mm2m ,新型橫梁的單位截面材料面積是 1357.168 mm2,所以在材料上新型截面橫梁將節(jié)省 19%。

    3.3.2 焊絲和工時(shí)

    以板厚為 6mm為例,利用 CAD軟件進(jìn)行外圍周長(zhǎng)計(jì)算。傳統(tǒng) U型截面的外圍周長(zhǎng)是 289.6mm,新型 C型截面的外圍周長(zhǎng)是 235.6mm,所以在焊絲和工時(shí)上新型截面橫梁將節(jié)省 19%。

    4 結(jié)論

    綜合以上分析,C型截面橫梁受力變形量小,綜合幾何性能好,不僅降低了開(kāi)焊的概率。而且在板材成本、焊絲成本、焊接工時(shí)上均有明顯降低。因此 C型截面橫梁的底板結(jié)構(gòu)有一定的推廣意義。

    參考文獻(xiàn):

    [1]鐘日銘 .proe從入門(mén)到精通 .北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010.

    [2]板料折彎?rùn)C(jī)用下折彎模 .北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社 .2013.

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