基于ANSYS的某自卸车副车架模态分析

矿 石 、煤 炭等 资源源源 不断 地开采 ，近 年来 套 ，但 受力 约束给出。
对 于 自卸 车 的 需 求 一 直 处 于 旺 盛 状 态 。 大 容
由于 结构 比较简 单 ，可 以在三 维模 型中
量 的 自卸 车能够 提高 生产效 率 ，降低运 输成 建 立 实 体 再 导 入 ＡＮＳＹＳ， 也 可 以 直 接 在 ＡＮＳＹＳ
扭 转
１ ６５ ５８ 弯 曲＋扭转
１６７ ０２ 扭 转＋弯曲
ｌ ８５ ２８
弯 曲
表 １
（ａ）“
（ｎ＊
（ｄ）
（ｅ）
图 ３ 第 １、３、５、７、９阶 振 型 图
非 簧 载 质 量 的 固 有 频 率 一 般 为 ６—１５Ｈｚ，
时，车辆 在使用 过程 中 ，由于副 车架和 底盘 发动机工况 的频 率一股为２０Ｈｚ左右 ［３］， 由于
纵 梁 的 不 断 振 动 ， 使 其 在 后 桥 中 线 位 置 处 发 此 副 车 架 的 振 动 频 率 都 高 于 这 个 限 值 ， 因 此
一 、 前 言
忽 略 部 件 上 不 需 要 特 别 关 注 的 倒 角 、 圆 角 以
随 着 我 国 经 济 建 设 的 不 断 推 进 ， 对 于 能 及 装 配 小 孔 ； 假 设 焊 接 都 是 理 想 焊 接 ， 及 副
源 和 原 材 料 的 需 求 不 断 上 升 。 含 各 种 金 属 的 车 架是 一个 理想 的实体 ；省 略了后 端举 升轴
软件ＡＮＳＹＳ对其主要 结构件副车 架进行模 态分 计 及 故 障 诊 断 提 供 依 据 ， 同 时 也 可 以 作 为 副 析 。得到 了副车 架的 固有频 率和振 型特 征 ， 车 架 动 力 学 分 析 （谐 响 应 分 析 、 瞬 态 动 力 学
使 汽车 的结构在 设计 中尽量 避免产 生共 振和 分析 、 谱 分 析 ） 的 基 础 ［２］。
力 ， 满 载 时 整 个 副 车 架 将 全 部 受 力 传 递 至 主 有 弯 曲和 薄壁 性能 ，对模 拟车 架这 样的 薄壁
车 架 。作 为 自卸 车 的 主 要 部 件 ， 工 作 时 产 生 件 有 精 确 的 效 果 。在 赋 予 副 车 架 弹 性 模 量 、
的振 动 ，一方面 会加速 某些 零件 的损坏 ，影 实 常数 、泊松 比 、密 度 等材料特 性 以后 ，对
图１副车架三维模 型
图 ２ 划 分 网 格 后 的 副 车 架
盼魏
１ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １ Ｄ
频率／Ｈｚ 振型特征
２９ ５９６
弯 曲
３６ ２２３
弯 曲
５２ １９５
扭 转
６６ ５５０
弯 曲
９１ １１１
弯 曲
１源自文库７ ５３
弯 曲
１１８ ６０
叉 梁 焊 接 而 成 。 相 比 较 实 体 车 架 ， 由 于 主 要 振 型 进 行 分 析 。如 图３
分 析 结 构 的 模 态 ，所 示 图 中 已经 进 行 了 一 些
第 …阶 振 型 以弯 曲 为主 ，最 大 位 移 处
省 略 和 简 化 ， 根 据 相 关 定 理 ，这 并 不 会 影 响 在副 车架 中段 ， 曲线 平滑 。跟第 二阶模 态相
［１］ 潘艳 君 ，张 宗 宝．基 于ＡＮＳＹＳ的 搅 拌 车
在 保 证 强 度 和 刚 度 的 同 时 ， 汽 车 在 实 副车 架应 力 分析 ．专 用 汽 车 ，２００９．０９
际使 用过程 中，作用在 车身 上的主 要是 动载
［２］ 杨 涛，李光攀．基 于ＡＮＳＹＳ的专用车车
荷 ，尤其 是这类 非公路 自卸 车， 工作环 境相 架模 态分析 ．专用汽车，２００８．１１
响 整 体 性 能 的 发 挥 ， 降 低 工 作 效 率 ， 另 一 方 副 车 架 进 行 分 块 网格 划 分 ， 得 到 的 有 限 元 模
面还 会增 加运营 成本 。因此 ，降低 车辆 的振 型 如 图 所 示 ，总 共 有 ｌ８１１Ｏ个 节 点 ， １８４０４个
动 ， 对 于 提 高 汽 车 构 件 的 使 用 寿 命 ， 改 善 行 单 元 。如 图２
四、计 算结果分析
的 副 车 架 模 型 如 图 ｌ。
经 过 分 析 计 算 ，前 １Ｏ阶 振 动 的 频 率 和 振
图 中 副 车 架 由两 根 纵 置 的矩 形 （也 可 以 动 型 式 如 表 １：
由两 根 槽 钢 拼 成 盒 状 ）和 若 干 横 梁 及 几 根 交
鉴 于 频 率 的 相 近 性 ， 取 １、３、 ５、 ７、９阶
主 车 架 的 形 式 不 同 而 略 有 差 别 ， 一 般 来 讲 ， 以 设 置 分 析 阶 数 为 １０阶 ， 提 交 ＡＮＳＹＳ进 行 运
大 多 数 车 架 为 两 根 平 行 的 纵 梁 及 若 干 横 梁 组 算 。
成 ， 相 应 的 副 梁 也 采 取 这 种 方 式 。 本 文 采 用
的 大 小 主 要 取 决 于主 车 架 的 结 构 、 载 荷 、 路 为 侧 向 弯 曲 ， 呈 波 浪 形 。在 副 车 架 中部 振 幅
面 不 平 度 以及 自身 的 结 构 。 为 了 提 高 抗 扭 刚 最 大 。 中 部 与 端 部 之 间的 位 置 次 之 。
度 ， 通 常 采 用 图 中 所 示 的 交 叉 梁 结 构 。 同
驶 安 全 性 有 重 要 的 意 义 。
选 择 分 析 类 型 为 模 态 分 析 。 ＡＮＳＹＳ提 供
二 、分 析 目 的
了 多 种 求 解 方 法 ， 在 此 分 析 中 采 用 Ｓｕｂｓｐａｃｅ
目前 运 营 的 自卸 车 其 副 车 架 的 形 式 根 据 法 。 由于 低 阶 频 率 对 副 车 架 的 影 响 较 大 ， 所
量
鲢 霞
圈
基 才
的某 自卸 车副车架模 态分析
文 ◎ 张婷 婷 （燕 山 大 学 车 辆 与 能 源 学 院 河 北 秦 皇 岛 ）
摘 要 ： 本 文 以 某 新 研 制 的 ２ ０方 宽 体 非 公 断裂 。通 过模 态分 析可 以得 到此样 车副 车架
路矿 用 自卸车 为研究对 象 ，采用有 限元 分析 的 固 有 频 率 和 主 要 振 型 ， 为 振 动 系 统 动 态 设
当恶 劣 。 当 作 用 力 的 频 率 与 结 构 的 某 些 固 有
【３］ 王 连明，宋宝玉 ，周岩 等．汽车平 页
频 率 接 近 时 ，结 构 将 产 生 强 烈 的 共 振 ， 从 而 性 建模 及其仿真 研 究 【Ｊ］．哈 尔滨 工业 大学学
造成 构件 结构破 坏，甚 至产 生大变 形 ，导致 报 ．１９９ ５．３０（５）
生 弹 性 弯 曲 ，从 而 使 副 车 架 发 生 弯 曲应 力 ， 分 析 表 明 能够 很 好 的 进 行 工 作 。
在 一 定 的 疲 劳 次 数 后 会 产 生 塑 性 变 形 直 至 车
架 断裂 。所 以，有效地 减小 副车架 的弹 性变
参 考 文 献
形 是 副 车 架 设 计 的 一 个 重 点 ［１］。
噪声 ，为 实际模 态试验提供 了参考和依据 。
三 、 副 车 架 有 限元 模 态分 析
关键 词：矿 用 自卸车； 副车 架；模 态分
具 体 分 析 时 对 结 构 进 行 了 简 化 处 理 ， 采
析 ：ＡＮＳＹＳ
取 的 简 化 措 施 主 要 有 忽 略 非 承 载 件 的 影 响 ：
本 ， 因此 越 来 越 受 亲 睐 。
中建立模型 。本 文采取直接在ＡＮＳＹＳ建模 。 由
副 车 架 作 为 车 身 主 要 质 量 的 直 接 承 载 于 被 分 析 的 对 象 属 于 薄 壁 结 构 ，选 用 Ｓｈｅ１１ 体 ，头 部 承 受卸 料 时 举 升 作用 产 生 的集 中 ６３单 元进行 网格划 分 。这个 单元类 型 同时具
同 一 平 面 内 ， 这 样 会 造 成 主 车 架 和 副 车 架 的 阶 振 型 是 一 个 弯 曲和 扭 转 的 复 杂 组 合 ， 包 括
扭 曲变 形 ，产 生 扭 转 应 力 。 副 车 架 扭 转 应 力 纵 向 的 弯 曲 以及 扭 转 。 第 九 阶 振 型 主 要 表 现
结 构 分 析 的 精 确度 。
比，弯 曲的部位 相 同，但是 方 向相反 ，且振
副 车 架 和 主 车 架 贴 合 在 一 起 ， 在 使 用 过 幅 较 小 。第 三 阶 振 型 为 扭 转 ，副 车 架 左 前 翘
程 中承 受 着 拉 伸 、扭 转 、 弯 曲等 复 合 应 力 ， 起 ，右后下 压 ，对角 线上变 形基 本成对 称 分
应 力 状 态 极 为 复 杂 和 恶 劣 。 当汽 车 在 凸 凹 不 布 。第 五 阶 振 型 主 要 表 现 为 弯 曲 ， 副 车 架 前
平 的 路 面 上 行 驶 时 ， 汽 车 前 后 车 轮 可 能 不 在 端 在 垂 直 方 向上 向 上 抬 高 了 一 定 高 度 。 第 七