Patran软件对汽车起重机车架进行有限元强度分析

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学术论坛Patran 软件对汽车起重机车架进行有限元强度分析于霞 范红杰(镇江中福马机械有限公司 江苏镇江 212016)摘要：起重机车架尺寸大、结构复杂、载荷工况多变，在对车架的受力和变形分析中，传统的工程计算方法和类比计算方法不够全面和准确，本文利 Pro／E建立某型汽车起重机车架三维几何模型，并f]Patran软件对起重机车架进行有限元强度分析。文中在有限元计算分析中选取三种典f2：r-)X．，分析车架受力分布规律和变形情况，得出较大应力分布部位，为进一步改善该汽车起重机车架结构提供了理论依据。

关键词：起重机车架 有限元 强度分析中图分类号：TH21 3．6 文献标识码：A 文章编号：1007—9416(2013)08—0192—02车架是汽车起重机的主体承载部分，具有尺寸大、结构复杂、载荷工况多变的特点，在汽车起重机的设计和安全评估阶段，起重机车架的安全性和可靠性是一个重要环节。在对车架的受力和变形分析中，传统的工程计算方法和类比计算方法不够全面和准确，本文将借助于Patran软件对某型汽车起重机的车架进行有限元强度分析。通过对该汽车起重机车架进行有限元强度分析，得出车架应力分布规律和变形情况，进而对车架进行强度评估，并提出改进措施。

1建立车架模型1．1几何模型由于该汽车起重机车架结构比较复杂，首先利用Pr0／E软件进行几何模型创建。在几何模型创建过程中，对车架的结构进行合理简化，座圈按实体造型创建，忽略诸多隔板、加强板，忽略较小的圆角和倒角，忽略一些工艺孔、固定销支架等对强度和刚度无影响的结构。车架三维几何模型如图1所示。

1．2单元类型、边界条件及材料(1)单元类型：薄板件为四结点壳单元 ，实体部分为八结点实体单元。(座圈、支腿等厚板)(2)边界条件：约束：左前活动支腿约束Y方向(竖直)自由度；右前活动支腿约束Y、z自由度；左后支腿约束X、Y方向自由度；右后支腿约束x、Y、z方向移动自由度。载荷：包括底架自重、吊载及对中心形成的力矩。

(3)材料：车架及支腿材料如表1所示。

1．3典型工况确定汽车起重机吊臂的幅度变化、伸缩及回转方位变化，对车架结构的变形与应力分布有很大的影响，本文在有限元分析中考虑了起重机配重时最大起重力矩、最大起重量工况，每各工况又分别考虑了吊臂五种不同位置 ：正后方、54．6。、正侧方、139．5。、正前方。车架计算工况如表2所示。：工况一、二分别计算正前、正后、正侧、54．6。、139．5。五个方向子工况，工况三仅计算54．6。方向。竖直压力不包括底盘的自重，仅为上装及吊载重量，自重按等效重力加速度，由程序自动计算。

2车架有限元分析通过对汽车起重机车架在上述三种典型工况下的强度进行仿真分析，得到不同工况下车架的变形量及应力分布图，如图2～图6所示。

综合考虑各种工况下车架的应力分布图，计算各工况下车架应力较大值 ，如表3所示。应力集中点位于图4、图5所示区域。

3结论分析车架中段大部份区域应力值在365MPa以下(如图6)，局部应力较大 分布在车架前段底面斜板与横立板交接处以及回转中心底面开孔处边缘位置，分别如图4、图5所示。建议对车架前段底面斜板与横立板交接处加强，对回转中心底面开孔处边缘位置处斜板进行修改。

表 1车架及支腿材料材料 许用应力(Spa) ’支腿箱上、下、侧板 WELDOX960 641 支腿箱支腿箱部件 HG785 456车架 车架中段 HG785 456支腿 前后支腿主板 WELDOX960 64l表2车架计算工况幅度 起重量(kg) 吊载系数 配重(kg) 底盘重量(kg) 上车重量(kg) 上车矩(kg·mm)工况一 3m 1Ooo0O 1．25 26800 22169 177965.

264253721 最大起重量工况二 5m 72oo0 1．25 26800 22169 142939 358493583 最大力矩工况三 42m 2250 l 26800 22169 55357 263O795O2 翘腿计算表 3各工况下车架应力较大值最大力矩工况 最大起重量工况单位(MPa) 正后 I 54．6 l正侧 l 139．5 l正前 正后 54．6 l正侧 l 139．5 l正前回转中心底板与斜板开孔 561 l 814 I 935 l 945 I 801 726 913 l 1010 l 1010 I 907车架前段斜板与横向立板交接 223 l 612 I 965 l 1320 l 1340 542 810 l 1070 l 1340 I 1350作者简介：于霞0986-)，女，镇江中福马机械有限公司政工处处长，研究方向：机械设计，党政建设。

1囊 『l_十 棼图1车架三维几何模型图2车架变形量图3车架整体应力云图图4车架前段斜板与横向立板交接处应力学术论坛图5回转中心底板与斜板开孔边应力图6回转中心附近应力通过对该汽车起重机车架的有限元强度分析，得出较大应力分布部位，为进一步改善该汽车起重机车架结构提供了理论依据。

参考文献[1]Rosales．Effect of pad gr O0 ve desig ns 0 n the frict iona1and r emov al r ate char act eristics 0 f ILD CMP[J]．Journalofthe Electro chemica]So ciety。2005。1 52：62-67.

[2]张蕾。王伟．基于有限元法的自卸车车架分析[J]．公路与汽运.

20l 1。5(3)：8一l 0.

[3]朱立鹏．重型自卸车K36车架有限元分析及改进设计[J]．机械设计，201 1，28(2)：74 ～76.

[4]凌桂龙。丁金滨，温正．ANSYS Workbenchl 3．0从入门到精通[H].

北京：中国水利水电出版社，201 2.

[5]刁秀永。鲁植雄，钟文军，谢鹏．基于ANSYS Workbench的FSAE车絮有限元分析[J]．农业装备与车辆工程．201 3，51(4)：22～25.

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