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重卡前桥转向机构的强度分析

发布于:2016-07-08 22:17
强度分析

      随着运输业的发展,中国公路的发展模式正在从低吨位、低完好率、低速的卡车向高吨位、高完好率、高速的重卡发展,运输市场对重型卡车的需求急剧增加。重卡的双前桥转向机构比以往的单桥转向梯形机构要复杂得多,作为转向系总成的重要组成部件,转向机构的各部件在汽车的转向操作过程中承受着复杂的空间载荷的作用,其结构强度分析是设计过程中一个不可缺少的过程。
     本研究分析重卡的双前桥转向机构力的传递特性,建立主要部件的有限元模型,应用大型有限元分析AppANSYS对主要部件的结构强度进行分析,并用电测法对计算结果进行试验验证。通过计算、分析与测试,为进一步确定转向系统各个部件的设计合理性建立准确而快捷的途径。
     重卡的双前桥转向机构简图见图。在转向过程中,来自于方向盘的转动位移经转向器传递到双前桥转向机构。
     作用在方向盘上的主动力矩,通过转向器和转向摇臂施加在转向纵拉杆上,通过转向纵拉杆向后面的部件传递。在对结构进行强度分析时,本研究对象包括转向纵拉杆、过渡摇臂(前、后)、转向节臂(第一、二桥)、摇臂直拉杆、直拉杆(前后)、横拉杆(第一、二桥)在内的空间杆系结构,将转向纵拉杆传递的力F;作为主动力。F的大小与作用在方向盘上的主动力矩、转向器的力传动比及转向摇臂的结构等因素有关。由于直拉杆可近似为二力杆件,并且截面形状规则。通过应力测试的方法得到其中性面上的正应力。
     获得转向纵拉杆传递的力F后,把F模拟实际受力情况加载在过渡摇臂上,加载求解后,在ANSYS中选定过渡摇臂上连接第一直拉杆和联动杆的所有节点,求解出其作用在过渡摇臂上的反作用力F2和F3。将F2和F3作为主动力分别加在第一直拉杆和联动杆上,运用同样的方法可以求出其他相关杆件上的反作用力,把这些反作用力作为主动力加在相关杆件上。这样便确定了相关从动杆件的力。
     根据有限元分析的理论,结构单元类型的选择,与计算的精度和速度有密切关系。综合考虑双前桥的结构和受力特点,选取三维8节点单元(ANSYS中Solid45单元)。Solid45单元为三维固体结构单元,由8个节点组成。在单元每个节点上都有三个自由度,即沿着三个坐标轴的方向。这种单元可以进行塑性、蠕变、应力硬化、大变形和大应变分析,关于Solid45单元的几何形状、节点方向以及坐标轴取向如图所示。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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