装载机车架强度计算与测试
某铁路车辆车架结构设计及静强度计算与试验
某铁路车辆车架结构设计及静强度计算与试验1. 引言1.1 研究背景随着铁路运输的发展和需求的增加，对于车辆车架结构设计的要求也日益提高。
传统的车辆车架结构设计已经不能满足现代铁路运输的要求，需要根据实际情况进行优化和改进。
对于车辆车架结构设计及静强度计算与试验的研究具有重要意义。
本研究旨在通过对车辆车架结构设计原理、设计参数分析、静强度计算方法、静强度试验设计以及试验结果分析等方面的研究，深入探讨车辆车架结构设计及静强度计算与试验的关键问题。
通过这些研究，可以为铁路运输的安全性和效率提供科学的支撑和可靠的保障。
【2000字内容到此结束】1.2 研究目的车辆车架是铁路车辆中承载和支撑车辆自重和运行载荷的关键组成部分，对车辆的安全性和稳定性起着重要作用。
本研究旨在通过对车辆车架结构设计及静强度计算与试验的研究，提高车架的设计质量和静强度性能，确保铁路车辆在运行过程中的安全性和稳定性。
具体研究目的包括：（1）探究车架结构设计原理，深入了解车架结构的组成和设计要求，为后续设计工作提供理论依据；（2）分析车辆车架设计参数，了解不同参数对车架结构强度和稳定性的影响，优化设计参数选择；（3）研究静强度计算方法，建立车辆车架的静强度计算模型，评估车辆在静载条件下的强度性能；（4）设计车辆车架静强度试验方案，验证计算结果的准确性和可靠性；（5）分析静强度试验结果，评估车辆车架的实际静强度性能，为进一步优化设计提供参考。
通过本研究将全面提升车辆车架的设计水平和静强度性能，确保铁路车辆运行的安全性和稳定性。
2. 正文2.1 车辆车架结构设计原理车辆车架结构设计原理是指在设计车辆车架结构时需要考虑的基本原则和规定。
车辆车架是支撑整个车辆重要结构的一部分，其设计原理包括以下几个方面：车辆车架结构设计需要满足车辆的使用要求，包括承载能力、稳定性和安全性等方面。
要考虑到车辆在运行过程中所受到的各种力学作用，确保车辆在各种工况下都具有足够的强度和刚度。
车架强度测试
脚蹬力疲劳试验
垂直力疲劳试验
水平力测试
EN14765 Children
车架和前叉垂直固定后轴，前叉安装1KG的滚 轮，测得前后中心距。用质量为22.5Kg 的重锤提 升到120mm，对准前叉翘起方向冲击滚轮。实际 前叉变形量为20mm以下，各部位不开，需可转 动，测得两轮的中心距.中管上方75mm中心位置 安装30KG的砝码.转动使砝码位于后轴的正上 方，自由落下，重复两次.车架不得有裂纹或损 坏、两轮间的变形小于20mm. 车架和前叉（替代物）垂直固定后轴，需可转 动， 在车把部、中管、五通处分别为10Kg 、 30Kg 和50Kg 砝码，测得两轮的中心距.将组合件 绕后轴转动至前滚轮离钢板300mm，自由落下， 重复两次撞击钢板，车架不得有裂纹及变形，永 久变形量不的大于60mm. 车架和前叉（替代物）垂直固定后轴，需可转 动，测得两轮的中心距.中管上方75mm中心位置 安装70KG的砝码.转动使砝码位于后轴的正上 方，自由落下，重复两次.车架不得有裂纹或损 坏、两轮间的变形小于15mm. 全新车架和前叉（替代物）配合标准碗件，组装 在高度为轮胎半径正负30mm的支架上，前后可 动、侧向不可动，底部为万向节.对每个脚蹬施 加重复1200N向下力.施力位置：离车架中心面 150mm，车架的纵向面和纵断面为7.5度交角.重 复100000次，车架不得有损坏和裂纹. 全新车架和前叉（替代物）配合标准碗件，组装 在高度为轮胎半径正负30mm的支架上，前后可 动、侧向不可动，底部为万向节.对每个脚蹬施 加重复1100N向下力.施力位置：离车架中心面 150mm，车架的纵向面和纵断面为7.5度交角.重 复100000次，车架不得有损坏和裂纹.
落下冲击试验
EN14764 City&Trekking
偏载插入掘起工况装载机前车架计算分析
装载机是一种广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口以及矿山等建设工程的土石方施工机械，在实际使用过程中要面对复杂、恶劣的工作环境。
前车架作为支撑工作装置的基础结构，是连接后车架、前驱动桥和工作装置的机构，是装载机非常关键的部件之一，也是整体结构中的薄弱环节。
其结构强度高低对整机产品可靠性、经济性和市场竞争力会有直接影响。
偏载边插入边掘起工况是装载机在使用过程中较为恶劣的工况之一，该工况下对前车架进行强度计算分析，可以为前车架结构设计与优化改进提供参考数据，进而使产品结构更加合理，性能更加趋于完善。
1 ANSYS Workbench简介ANSYS Workbench作为新一代多物理场协同CAE仿真环境，主要包括以下三个模块，分别为DM－Design Model、几何建模和CAD模型导入模块；基于CAD思想的建模方式有DS－Design Simulation、结构、热和电磁有限元分析模块，集成了经典ANSYS大部分计算功能；DX－Design Xplorer最优化设计模块。
Workbench集成了经典ANSYS很多命令，具有较经典ANSYS更为友好的操作界面，更加适合工程设计人员使用。
2 前车架有限元分析2.1 前车架有限元模型建立由于前车架结构较为复杂，所以有限元模型建立使用三维设计软件，建立装载机前车架实体几何模型。
因模型是按照生产实际情况建立起来的，并未考虑有限元分析对模型的要求，三维设计软件建立的模型不适合直接进行分析计算转化成有限元模型。
根据装载机前车架的结构特点，在保证其力学性能不变前提下，对焊缝、倒角、圆孔、坡口和工艺孔等不影响计算结果特征进行适当简化，生成有限元分析所需模型；然后将简化后的模型导入ANSYS Workbench中，得到适用于有限元分析软件分析的模型，如图1所示。
为便于边界条件施加，模型应保留铲斗与工作装置。
2.2 材料特性参数前车架材料采用的是低合金高强度结构钢Q345A，材料特性参数如表1所示。
装载机实验报告
一、实验目的1. 熟悉装载机的构造和原理。
2. 掌握装载机的操作方法和技巧。
3. 提高对装载机性能的评估能力。
二、实验器材1. 装载机一台2. 驱动器一套3. 传感器一套4. 测量工具（卷尺、磅秤等）5. 实验场地三、实验原理装载机是一种用于挖掘、装载和运输散状物料的机械设备。
它主要由发动机、传动系统、行走装置、工作装置、电气系统等组成。
本实验主要研究装载机的性能，包括装载能力、行驶速度、油耗等。
四、实验步骤1. 装载机外观检查对实验用装载机进行外观检查，确保无损坏、松动等异常情况。
2. 装载机性能测试（1）装载能力测试①将装载机停在平坦的地面上，确保装载机处于水平状态。
②使用磅秤测量装载机空载时的重量，记录数据。
③将装载机斗装载满物料，再次使用磅秤测量装载机满载时的重量，记录数据。
④计算装载机的装载能力，公式为：装载能力 = （满载重量 - 空载重量）/ 斗容量。
（2）行驶速度测试①将装载机停在平坦的地面上，确保装载机处于水平状态。
②使用测速仪测量装载机的行驶速度，记录数据。
③重复测试三次，取平均值。
（3）油耗测试①将装载机加油至规定油位，记录初始油量。
②在实验场地进行行驶、装载等操作，使装载机耗油。
③使用油量计测量装载机耗油量，记录数据。
④计算装载机的油耗，公式为：油耗 = 耗油量 / 行驶里程。
3. 装载机操作训练（1）启动装载机，熟悉发动机声音和振动情况。
（2）练习驾驶装载机，掌握转向、制动、换挡等操作。
（3）练习斗操作，掌握斗提升、斗下降、斗翻转等操作。
（4）练习装载、运输等操作，提高操作熟练度。
五、实验结果与分析1. 装载能力：根据实验数据，装载机的装载能力为 X 吨/斗。
2. 行驶速度：根据实验数据，装载机的行驶速度为 Y 米/秒。
3. 油耗：根据实验数据，装载机的油耗为 Z 升/公里。
通过对实验数据的分析，可以得出以下结论：（1）装载机的装载能力符合设计要求。
（2）装载机的行驶速度符合设计要求。
工程机械车架应力计算与测试
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２ 车架 强 度检 测
２ １ 使 用 仪器 ．
车架 强度 测试 共做 了四个工 况 ：
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动 态 电阻应 变仪 ， 录 仪 ， 压 电源 ， 用 表 ， 笔 稳 万 电 阻箱 ， 线 ， 导 应变 片 等 。
２ ２ 测 试 方案 ．
３ 满 载直 线行 驶 时车架 三点 支承 。 ） ４ 履 带后 部离 开地 面 。装 载机 铲 斗装 载 物料 的 ）
重量 往 往 是 难 以估 算 的 ， 了使试 验 工况 更 接 近 于 为
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装载机车架强度计算与测试
踅１稷黪模块 图２ １２个测量的分布 图３大鬣截面贴电图健鬃
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本文链接：/Periodical_kjzxdb200701031.aspx
效果更佳。 （４）由于满载装载机的重心（整机重 量和载重载荷之重心）较靠前，车架前部左 右支承点（由台车架支承）几乎承受整机重 量及载重荷载，这对车架受力很不利，也会 影响装载机的稳定性，如果遇到凹凸不平的 地面，装载机呈现往前倾翻趋势。解决这个 问题要涉及到装载机总体设计方案，这里不 作讨论。
．：有待研究的问题 有待研究的问题是：本文只分析车架的
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图７高压直流输电三电平逆变侧仿 真结果
相系统的三个量合成为一个矢量，该空间矢 量的顶点运动轨迹逼近一个圆。若增加一个 周期中电压空间矢量数，即增加空间电压矢 量轨迹多边形的边数。电压空间矢量顶点构 成的正多边形的边数越多，电压空间矢量轨 迹越逼近圆。
装载机车架受力有限元分析
车架前叉组合件重物落下试验机测试标准
车架前叉组合件重物落下试验机测试标准车架前叉组合件重物落下试验机是一种用于测试车辆前叉的安全性能的设备。
其测试标准主要包括以下几个方面：材料要求、试验方法、测试参数和判定标准等。
1.材料要求：车架前叉组合件由一系列零部件组成，包括车架、前叉、车把等。
这些零部件应采用优质材料制造，确保其具有足够的强度和刚度，以承受正常使用条件下的各种力学载荷。
材料要求还需要考虑腐蚀防护和表面处理等方面。
2.试验方法：车架前叉组合件重物落下试验机一般采用重物落下法进行测试。
该试验方法是通过将一定质量的重物从一定高度落下，使其与前叉部件相撞，从而模拟真实使用中可能遇到的冲击情况。
试验时应记录下重物的质量、落下高度、撞击速度等参数。
3.测试参数：根据实际情况和设计要求，可以设定不同的测试参数。
例如，可以选择不同的质量和形状的重物，以模拟不同类型的冲击载荷。
落下高度的选择应考虑到前叉在实际使用中可能受到的垂直冲击力。
测试时，可以选择不同的落下速度，以模拟真实骑行中的冲击速度。
4.判定标准：根据试验结果，可以制定不同的判定标准。
一般来说，车架前叉组合件在未发生破坏的情况下，应保持其形状和结构完整性，并能够继续正常使用。
根据实际需要，还可以对前叉部件的弯曲、断裂、变形等进行定量评估。
此外，还可以考虑前叉与车架的连接部位是否出现松动或破坏等情况。
车架前叉组合件重物落下试验机测试标准对于确保车辆的安全性能具有重要的意义。
通过该测试标准，可以及时发现并解决前叉部件在使用过程中可能遇到的强度和刚度问题，提高车辆的安全性和稳定性。
同时，通过追踪和分析试验结果，还能不断改进和优化材料和设计，提高车辆前叉的性能和寿命。
总之，车架前叉组合件重物落下试验机测试标准是车辆制造企业进行产品质量控制和安全性能评估的重要依据。
只有通过严格按照这些标准进行测试，才能确保车辆前叉的安全性能符合设计要求，并能够在使用过程中可靠地承受各种力学载荷的作用。
同时，也为车辆用户提供了更加可靠和安全的选择。
装载机铲斗强度分析方法研究
168机械设计与制造Machinery Design&Manufacture第5期2021年5月装载机铲斗强度分析方法研究杨宁，李冰,徐武彬，张继尧（广西科技大学机械工程学院，广西柳州545006）摘要：传统铲斗强度分析方法仅仅通过有限元法选取铲斗极限工况进行强度计算,其计算结果明显偏大，设计偏于保守，不利于实现铲斗的轻量化设计。
针对以上缺陷，借助离散元素法,建立基于物性参数的碎石和铲斗的仿真接触模型，通过动力学仿真定义铲斗运动特性，获取铲斗在散体力作用下所受动载荷，结合有限元方法对其进行强度计算，并通过应力测试试验验证了该理论方法的可靠性，同时与传统的强度计算结果进行对比。
对比结果表明，采用离散元-有限元耦合分析铲斗强度更贴近于实际情况，为铲斗和其它工作装置的设计和优化提供新的参考。
关键词:铲斗;离散元;有限元;强度分析方法;应力测试中图分类号:TH16；TH243文献标识码:A文章编号:1001-3997(2021)05-0168-04Study on Strength Analysis Method of Loader BucketYANG Ning,LI Bing,XU Wu-bin,ZHANG Ji-yao(School of Mechanical Engineering,Guangxi University of Science and Technology,Guangxi Liuzhou545006,China)Abstract:The traditional strength analysis method of bucket only selects the bucket limit working condition for strength calculation by the finite element method.The calculation result is obviously larger a nd the design is conservative,hich is not conducive to the realization of the light weight of bucket.In view of the above defects,this paper established the simulation contact model of rock and bucket under the physical parameters with the help of discrete element method‘defined the bucket movement characteristics by dynamic simulation,and obtained the dynamic load of the bucket under the action of the bulk force.The dynamic load was calculated by the finite element method and the reliability of the theoretical method was verifiedby the stress test,which was compared with the traditional strength calculation results.The results show that the strength of bucket analyzed by the coupling method of discrete element andfinite element is closer to the actual situation,hich providesa new reference for the design and optimization ofbucket and other working devices.Key Words:Bucket；Discrete Element；Finite Element；Strength Analysis Method；Stress Test1引言装载机作为应用广泛的土方机械之一，其作业对象通常是碎石、沙子、土壤、粮食等散体物料,装载机铲斗作为与物料直接接触的工作装置，其结构强度和优化设计对整机的工作效率和燃油消耗的影响不言而喻叫在全球节能减排和环境保护的大趋势下,工程机械作为排放大户,面对着巨大的压力和挑战，在国内外龙头企业的带领之下，工程机械也走上了节能减排的发展道路,更加注重产品的轻量化等优化设计设计,这就对强度分析理论提岀了新的要求。
装载机实验台及装载机前端工作部作业阻力测试方法
装载机实验台及装载机前端工作部作业阻力测试方法说实话装载机实验台及装载机前端工作部作业阻力测试方法这事，我一开始也是瞎摸索。
我最开始就想着，这装载机前端工作部作业的时候，那阻力怎么才能测出来呢？我试过直接在工作部上装个简单的测力装置，就像那种我们平时看到的体重秤原理类似的东西，想着它工作的时候力量传过来就能测了。
但是我忽略了工作环境的复杂性，那装载机干活的时候都是尘土飞扬，磕磕碰碰的，没几下那简单的测力装置就坏了，这就是我犯的第一个错，没考虑实际工作环境。
后来我又想了一招，在装载机实验台上模拟工作状态的时候去测。
我就开始调整实验台的各种参数，把它设置成好像在真正场地作业似的。
这时候我再去测量作业阻力，感觉是有点靠谱了，可结果很不稳定。
我研究了好久才发现，原来是我在模拟的时候把一些关联的因素给忽略了。
比如说，车辆行驶速度和挖土操作的连贯性对阻力是有很大影响的，如果这两点不协调好，测出来的数据就像醉汉走路一样东倒西歪的。
再后来，我意识到不能这么马虎地干了。
我重新规划了整个测试流程。
首先，我把装载机实验台的各个部件仔细检查校准一遍，确保它模拟工作状态的时候是准确的。
然后我采用了多组传感器联合使用的办法去测量作业阻力。
这就好比我们从各个角度去看一个东西，看得更全面一样。
这些传感器就相当于好多双眼睛，从不同方面盯着作业阻力的变化。
不过这里头还有个小问题，就是传感器之间的数据整合很麻烦。
我之前老是弄错这个环节，有时候把数据加错了，有时候把顺序放错了。
后来我就学乖了，做了个特别详细的数据整理流程单，按照这个单子一步一步来，就不容易出错了。
对于装载机前端工作部作业阻力测试，我还有个心得就是要多次测量对比。
就像我们量身高，有时候站得直和站得弯一点量出来都不一样，所以要多量几次确保准确。
在不同的工作状态下，像挖掘不同硬度的东西，行驶在不同坡度的时候，都要去测量。
这样得出来的数据才靠谱。
我现在觉得，做这种测试就是一个不断纠错，不断把复杂问题简单化的过程。
车架强度、刚度测试方法
车架强度、刚度测试方法1.测试条件1.1测量设备、仪器MTS液压伺服试验系统、位移传感器、侧倾仪、百分表、千分表、卷尺、水平仪、静态应变仪1.2辅助器材百分表架、白车身支撑架、举升设备、位移传感器支架、龙门架、组合支架1.3环境静态测量在室内进行，温度为-10~40℃，其变化率不大于2℃/h；环境要求无阳光照±射、高温辐射、风吹和腐蚀性气体。
1.4场地静态测量场地应坚实、平整，其倾斜角不大于1%。
1.5车架试验车架必须保证是生产下线后经质量检查合格的产品。
1.6支承方式静弯曲加载支撑方式：白车身在在前后四个悬置点支撑。
依照车辆坐标系，在前悬置点（两处），约束Y和Z方向的平动自由度（23），后悬置点（两处）约束所有平动自由度（123）。
静扭转加载支撑方式：后悬置点（两处）约束所有平动自由度（123）。
在两前悬置点加方向相反的垂直作用力，让车身产生纯扭转变形。
2.载荷2.1弯曲载荷加载点：过前后悬置点连线的中点，沿着Y方向作垂直于纵向平面的横截面，取其与左、右门槛的交点作为加载点。
加载方式：用液压作动筒对2个加载点同时加载，按加载总载荷（4kN）的20%（预载荷）、40%、60%、80%、100%分五次均匀对称加载。
每次加载后5min，用测量长度仪器测量各测点变形量。
卸载方式：加载完成后0.5h开始卸载，按试验加载总质量的20%、40%、60%、80%分四次均匀对称的卸载。
每次卸载后5min用测量仪器测量各测量点的变形量。
2.2扭转载荷加载点:在两悬置点加方向相反的垂直作用力,让车身产生纯扭转变形。
载方式：在两前悬置点同时加方向相反的垂直作用力，按加载总载荷(2kN)的20%（预载荷）、40%、60%、80%、100%分五次均匀对称加载。
每次加载后5min，用测量长度仪器测量各测点的变形量。
卸载方式：加载完成后0.5h开始卸载，按试验加载总力的20%、40%、60%、80%、100%分五次均匀对称的卸载。
车架设计
前言
轮式装载机及其车架简介、本设计简介及本设计的创新点。
一、轮式装载机车架概述
轮式装载机车架的分类、构造及基本结构、发展现状及趋势等。
二、轮式装载机车架的整体结构设计方案
（一）车架结构形式的选择
整体式车架、铰接式车架。
（二）车架的整体布置
（二） 铰接点的选择
铰接点的位置选择；
铰接点的结构选择；
铰接式装载机最小转弯半径的确定。
（四）前车架干涉分析
三、轮式装载机车架受力分析及强度校核计算
对车架来说，受力最大的典型工况有：最大插入力工况，最大崛起力工况。
四、轮式装载机车架断裂分析和强度检测
五、技术经济性分析
六、结论
参考文献：装载机何正忠冶金工业出版社
轮式装载机设计吉林工业大学工程机械调研室中国建筑工业出版社
铲土运输机械设计太原重型机械学院杨晋升机械工业出版社 JBT9725-1999工程机械产品型号编制方法
JBT 3688.1-96; 轮胎式装载机基本参数等。
装载机车架强度计算与测试
图 １ 程序模块
工况
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分析中 ，对装载车架 经过一 系列的抽 象简 ２ １使用仪器 ．
化 ，分析 得到车 架强 度计 算 公式 。本 文将 通
来验 证 理 论计 算 公式 得 到 的数 据 是 否合 理 、 动态 电阻 应变 仪 ，笔 录 仪 ，稳 压 电源 ， ２ ２ 测试方案 ． 来安排：
过必要的试验检测 ，得到具体 的实验数据 ， 万 用 表 ， 电 阻 箱 ，导 线 。应 变 片 正确 ，是否具有 普遍性 。
１车架有 限元计算程 序
Ｆ ＲＴ Ａ ７ 言 ，编制 了空 间刚架计算 程 点 Ｏ Ｒ Ｎ７ 语
根 据前 文的 理论 和主 要 计算 公式 ，采 用 位 。 （ ２）单 纯 为验 证 理 论 计 算 结果 布 置 的 工 况 ，我们 采用 人为 的加 载办法 （ 斗装 上 铲
装 载 机备 用 铸铁 配 重块 ） ，使 铲 斗达 到 额 定 车架 上共布置 了 ｌ 个测 点 ，均布 置在大 载重量 ２０ ｋ 。在进 行车架三 点支承工况 测 ２ ００ｇ
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(完整版)装载机_前车架资料
目前我公司生产的ZL30F装载机，因焊接结构件的变形超差造成的失效已占相当大的比率。
本文主要针对ZL30F 装载机前车架焊后变形超差率较高的问题，通过分析该前车架的具体结构形式,制定并采用了合理的焊接工艺,使前车架的焊后变形得到了有效控制.ZL30F轮式装载机前车架是装载机的重要承载部件，属于空间半箱型的对称焊接结构,其主要组成部件有左、右翼箱，翻斗缸座，前板,上横梁，铰接架,下梁和桥安装板等。
用Solidege三维软件建立的三维实体模型及其组成部件如图1所示.前车架所有部件之间的连接均为连续角焊缝连接.右翼箱1和左翼箱2主要由与前板和上横梁及铰接架相连接的翼板、外翼板、筋板、贴盘等组成。
翼板和外翼板的厚度均为16 mm。
翻斗缸座3主要组成件的厚度为24 mm。
前板4的厚度为10 mm.上横梁5为折弯件,板厚为24 mm。
铰接架6主要组成件上、下铰接板的厚度为36 mm，4块筋板的厚度为20 mm。
下梁7的厚度为12 mm.桥安装板8的厚度为30 mm。
材质均为焊接性能良好的低碳合金高强度钢Q345A.图2所示为前车架主要结构尺寸。
其中宽度方向的3个尺寸810 mm、1015 mm±1。
3 mm、 1 244 mm为结构关键尺寸。
1 焊接方法的选择CO2气体保护焊作为一种高效、高质量、低消耗的焊接方法,在国内工程机械行业车架等结构件的焊接中得到广泛应用，我公司装载机前后车架的焊接也采用CO2气体保护焊工艺.2 ZL30F装载机前车架焊接工艺参数对于ZL30F装载机前车架，其组成工件的板厚大多为12~24 mm,只有上下铰板和桥安装板厚度达到30 mm以上。
由于颗粒过渡焊接的电弧穿透能力强,熔深大，焊接效率高，适合于12～50 mm中厚板焊接，因此该车架的焊接采用颗粒过渡焊接，焊接工艺参数见表1。
3 前车架焊接变形的预防措施据统计，在采用本文介绍的工艺改进措施之前,前车架的最大变形量达到4。
某铁路车辆车架结构设计及静强度计算与试验
某铁路车辆车架结构设计及静强度计算与试验摘要: 铁路运输是我国的主要运输方式，在国民经济中起着非常重要的作用[1]。
随着科学技术的日新月异，越来越多的人工劳动被机械智能所取代，既减少了劳动力又大大地提高了生产效率。
我国的铁路运输是通过多种学科和多种领域所结合的产物，对于现今最为受欢迎的高速铁路就具有较高的性能要求，高速铁路通过解决国外各种难题，总结了先进的技术，通过不断创新和研究，逐渐提升自身的技术和能力，为我国铁路事业的发展提供了非常有利的条件。
根据项目组要求，保证整机功能满足要求，在设计空间受限的情况下，在有限的空间内对某铁路车辆车架进行结构设计，运用CAE手段对车架结构进行数值模拟计算，分析计算结果与静强度试验结果进行对比。
结果表明：车架的静强度和刚度均满足设计要求，对于同一测试点其仿真分析的应力值与试验得到的应力值误差基本在10%以内，刚度变形值基本没有误差，结果一致性较好，该设计方法为今后的车架及大型钢结构设计提供了有效依据。
关键词：车架;结构设计;刚度;强度;CAE;APDL1.铁路车辆车架结构概述对于整机来说，车架是整机结构中重要的承载部件，整机其他零部件主要通过焊接、螺栓连接、铆接等方式固定在车架上。
车架的构架是由大量的型材和钢板焊接而成，其结构的强度、刚度是否满足要求直接决定了静强度试验的一次性通过率，节约时间和资金成本。
车架作为重要的承载传力部件，其设计时受工作装置、芯盘距及轴重的限制，局部几何形状比较复杂，设计难度较大。
有必要利用先进的计算手段对车架结构进行有限元分析校核。
按照总体对整机的基本布局进行车架的方案结构设计，利用APDL参数化建模的有限元方法计进行建模，经过反复的结构优化设计，最终得出满足TB/T1335-1996《铁路车辆强度设计及试验鉴定规范》以及GB/T25337-2010《铁路大型养路机械通用技术条件》标准要求的构架。
2. 车架方案结构设计车架长度为28240mm，宽度为3040mm，属于超长构架，主要由车架前部，车架中部，左、右主焊接H型梁，前、后心盘座，横梁、连接梁及一些辅助元件组成，矩形管厚度有8mm、10mm、12.5mm和16mm四种类型。
汽车车架强度分析方法及评价指标
汽车车架强度分析方法及评价指标1范围木标准規定了汽弔布架强J%的分析方法及评价折标。
木标准适用于木公司所冇弔型的弔架强度仿真分析.2规范性引用文件下列文件对于木文件的丙用是必不可少的•凡是辻日期的引用文件，仅所注日期的版木适用干木文件。
凡是不注日期的引用文件，其灵新版木（包拾所有的修改单》适用于木文件。
Q/CC SJ184—2012弔架刚度仿其分析方法及评价指标Q/CC SJ262—2013汽车悬架系统强度仿真分析方法及评价指标3术语和定义Q/CC SJ184—2012. Q/CC SJ262—2013界定的术语和定义适用于木标准。
4分析方注41分析输入4.1.1模型输入提供完整的卞架总成CAD模型及其对应明细表（包括零部件所用材料信息〉卩4.1.2数拡输入7F架硕度分析所希的完整数按输入见表A. 1 •4.2分析工具分析工具见表1。
表1分斯工具阶段貝4.3.1模型定义根第CAD数模恵&年架的有限元模型，其屮媲栓连按采用RBE2・＞元…点焊采用CWELD%1元，绻焊采用RBE2唯元，年架采用81三％八元划分，稳定杠及转向节采用31三六丽体4四而体网格划分，其它连按部件参数见表2o韦•架强度分析有限元模型如图1所不刘弔架强疫进行分析检6检査分析表见表区X表2各单元参数图1车架强度分析有限元模型4.3.2边界条件对干卞架頤度采用惯性释放的方法进行仿戌分析，故弔架采用无釣束边界条件•4.3.3载荷工况计算以下五种T况中•螺旋賢安装F点均施加螺旋簧预压力IMn限位块在千辆空裁或者半我状念下的预斥力Fii (辆空载或打半域状态下限位块处干未爪縮状念■则预乐力为0)，苴中，嫁旋黄预用力按公式⑴计算：Fd = K f Z.............................................................................................................. (L)式屮*Aa 一旋黃预压力;一撫旋貧刚度；»5—嫦旋评黄未爪缩时长度•嫖朕弹簧在弔辆空栽时长度(活悬架CAD模型狀态为半载状态•则应减去螺盛州簧左年辆半獄时的氏度》卩a)前3-2-1 T况：此T况主要校核车架在前轮撞击賂脣时引起弔架螯体别转的恶劣丁况下的强％9加载方式为左前轮轮心X向止方向施加Ig满我前•轴荷的找荷、Z向正方向施加3&淸找前•轴荷的载荷：G轮呛接地点Y向止方向施加Zg满菽后轴荷的栽荷'在英它三个伦心处Z向止方向各施加Ig 相应满我轴尙的S(T%3在扭杆父装位进施加预紧扭矩，按计算公式(2)计皋"(妁X2(7癘二c%卜CA=C V>2) A 為」%)"FZ—左前伦轮心XIE方向施加Lg满载前轴荷的我荷•，中位为牛（N）：厂w—左甬•轮按地点Y向止方向施it!2g满猱前•轴荷的载荷，单位为牛⑶；FZ——左前轮轮心Z向止方向施加3g满载询轴荷的我荷，4位为牛（N）:血一右前轮轮心Z向止方向施加IE满载询轴荷的我荷，Z位为牛（N）:么一左后轮轮心Z向正方向施加Ig满载石軸荷的裁荷，冷位为牛（N）:4——右灯轮轮心Z向正方向施加1呂满载后柚荷的载荷，的位为牛（N）：7；•—杆预賞机矩，咻位为牛老米（N・i三）:才一满载前轴待，虹位为千克（kg）:饥一満我厉轴背，单•位为干克（kg）・b）后3・2亠工况：此T况主要校核弔架在姑轮撞山赂肩时引起卒架整体做转的恶劣匸况下的越度加载方或为左后轮轮心X向正方向施加h满载后轴荷的载荷、Z向正方向施加3g满栽石轴倚的载简：在轮胎按地点Y 向IE方向施加2g满载厉轴荷的载赫：在其它三个轮心处Z I%1E方向丼施加Lg相应满我柚荷的载荷。
装载机工作装置强度分析与验证
设计计算DESIGN & CALCULATION装载机工作装置强度分析与验证杨锦霞，李 团（广西柳工机械股份有限公司，广西 柳州 545007）［摘要］借助ZLCAD 分析软件对装载机工作装置进行受力分析，并对分析结果进行试验验证。
通过理论分析、试验验证，为工作装置设计提供依据，降低后期工作装置市场反馈率，提高用户对产品的满意度。
［关键词］装载机；工作装置；理论计算；试验验证［中图分类号］TH243 ［文献标识码］B ［文章编号］1001-554X （2015）08-0102-05Strength analysis and verification of loader working deviceYANG Jin -xia ，LI Tuan目前市场上比较常见的装载机工作装置机构有反转六连杆机构、正转六连杆机构及八连杆机构，其中以反转六连杆最为常用。
与其他两种机构相比，反转六连杆机构具备以下优点：（1）结构简单，需要的零件数量少，通过合理布置各部件，容易保证整个工作装置的强度和刚度要求；（2）整机视野好，工作装置两侧没有其他零件阻挡视线，减少视野盲点。
装载机工作装置一般包括铲斗转斗机构和动臂举升机构，图1为工作装置结构示意图，由动臂、摇臂、拉杆、铲斗、销轴等组成。
其中动臂、摇臂为主要受力部件，材料为Q345；屈服强度σS = 345MPa 。
QE VGASDO C动臂图1 工作装置结构示意图图中F ，G 点为转斗油缸连接铰点，S ，Q 点为动臂油缸连接铰点。
工作装置通过转斗油缸FG 行程变化，实现铲斗绕B 点旋转，通过动臂油缸SQ 行程变化，实现整个机构提升。
转斗油缸、动臂油缸行程同时变化，可实现机构的复合运动，提高装载机工作效率。
1 工况及铰点力分析1.1 工况分析以某斗容为3m 3机型工作装置为例，在设计过程中，需根据不同工况定义工作装置的性能参数，如卸载高度、卸载距离、动臂掘起力、动臂提升力、转斗掘起力等性能参数，如表1所示。
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装载机车架强度计算与测试
许胜虎 洪沁
摘要： 本文利用有限元理论，通过计算机程序，对装载机车架各部分应力进行了计算，并 对车架各部分强度进行了测试。
最后分析比较了计算与实测结果。
关键词：有限元，车架，强度测试
序言
在上文中[注]，经过一系列的抽象简化，分析得到车架强度计算公式。
下面通过必要的 试验检测，得到具体的实验数据，来验证理论计算公式得到的数据是否合理、正确，是否具 有普遍性。
一、车架有限元计算程序
根据前面的理论和主要计算公式，采用FORTRAN77语言，编制了空间刚架计算程序。
程序运行后输出所有节点位移、支座反力及各杆件的杆端力。
程序模块如下图所示：
二、车架强度检测
1、 使用仪器
动态电阻应变仪，笔录仪，稳压电源，万用表，电阻箱，导线，应变片
2、 测试方案
有关测点布局，主要考虑两方面的需要来安排：
（1）通过理论计算得到的应力较大部位。
（2）单纯为验证理论计算结果布置的点。
车架上共布置了12个测点，均布置在大梁一侧上，见图1，贴片方位见图2。
[注] 见《装载机车架强度理论分析》 Program MAIN Subroutine IUPUT Subroutine SSM Subroutine SLEQ Subroutine JDAR Subroutine FAML
Subroutine SMRL
图1 车架测点布置图
图2 大梁截面贴片位置
3、 测试条件及车架工况
车架强度测试是在Z20履带装载机样机上，按照其实际作业工况（在作业场地进行铲 土、装载作业）进行。
由于条件限制，并且考虑到装载机某些承载构件的设计可能还存在 一些问题，为了避免意外事件发生，我们只进行装载机铲斗对称受载时的车架强度测试， 对于铲斗偏载的工况暂不进行测试。
车架强度测试共做了四个工况：（1）铲斗铲掘。
（2）满载转向。
（3）满载直线行驶时 车架三点支承。
（4）履带后部离开地面。
装载机铲斗装载物料的重量往往是难以估算的， 为了使试验工况更接近于理论计算工况，我们采用人为的加载办法（铲斗装上装载机备用 铸铁配重块），使铲斗达到额定载重量2000kg 。
在进行车架三点支承工况测试时，让装载 机一侧履带驶过凸起障碍物来实现这一工况。
测点分为二组进行测量，测量结果见下表。
三、理论计算数据与测试数据的比较
理论计算结果与测试结果比较（单位：N/mm 2）
工况 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 测点 σ计 σ测 σ计 σ测 σ计 σ测σ计 σ测 σ计 σ测 1 -23.4 -22.2 -119.6 -110.8 –112.4 -128.4 -47.5 -53.2 –59.3 -66.8
2 -8.
3 -10.2 -16.3 -18.5 –5.7 -7.0 -6.1 -7.0 -7.
4 -9.1 3 +13.8 +15.2 +99.1 +103.2 +95.2 +84.4 +47.2 +51.
5 +51.7 +58.2 应力值 左转向 右转向
4 -60.1 -58.5-131.8 -137.8 –119.1 -123.
5 –81.1 -79.3–137.1 -146.2
5 +51.3 +55.4 +96.7 +105.5 +111.2 +118.3 +74.5 +79.7 +122.3 +128.2
6 -90.1 -96.4 -151.3 -149.5 –126.4 -131.2 -81.4 -88.3 -137.6 -170.2
7 +69.4 +86.3 +135.1 +140.2 +124.7 +130.3 +76.2 +87.2 +120.7 +160.2
8 -61.1 -58.5 -97.1 -91.4 -79.2 -91.9 -56.4 -64.5 –59.3 -66.4
9 -15.2 -16.8 -25.7 --28.2 +4.1 +4.0 -5.9 -6.9 -11.1 -13.2
10 +53.5 +57.2 +74.1 +77.9 +76.8 +78.9 +41.4 +45.7 +44.5 +49.8
11 -36.7 -41.5 -30.5 -33.4 -70.6 -71.4 -25.7 -27.4 –26.1 -28.8
12 +32.2 +37.8 +24.1 +30.2 +72.4 +78.5 +23.6 +27.2 +22.9 +28.1
从上表可以看出，计算结果所揭示的车架应力变化趋势，与测试数据所反映的情况基本一致，除个别点外，误差一般在25％以内，说明理论分析与实际情况基本相符合。
某些测点应力误差较大的主要原因是局部模型简化较粗糙、试验工况与计算工况不完全一致、贴片方向偏差等。
通过有限元计算和实际测试，车架应力分析获得了满意的结果，现归纳如下几点：（1）装载机车架大梁是主要承载部件，其应力大小决定着车架的强度，车架各横向梁受力较小。
（2）装载机车架的应力主要是弯曲正应力，扭转剪应力及拉压正应力很小。
应力较大的几个部位为：车架前后支承点、工作装置后支承点、大梁箱形与槽形截面分界处。
（3）理论计算和试验都表明，车架大梁的应力值较大，除局部位置外，强度基本满足要求。
在工况Ⅳ，铲斗偏载时，最大应力值（计算值）已接近材料的屈服强度。
为了保证车架结构强度安全可靠，应考虑进一步采取措施，在应力较大的部位（支承支架的区段）加强大梁的强度，如在大梁下表面加焊一层薄钢板。
如果通过改进措施来降低最大应力，效果更佳。
（4）由于满载装载机的重心（整机重量和载重载荷之重心）较靠前，车架前部左右支承点（由台车架支承）几乎承受整机重量及载重荷载，这对车架受力很不利，也会影响装载机的稳定性，如果遇到凹凸不平的地面，装载机呈现往前倾翻趋势。
解决这个问题要涉及到装载机总体设计方案，这里不作讨论。
有待研究的问题是：本文只分析车架的强度，其刚度是否满足要求，需要作进一步的分析和研究。
此外，车架的托架为一形状复杂的板结构，在前面的分析中已作简化。
事实上，托架的强度仍是一个薄弱环节，它承受弯矩、扭矩及压力等综合载荷，应单独对其强度进行分析。