汽車(chē)起重機(jī)重要構(gòu)件的有限元分析及車(chē)架底盤(pán)的輕量化設(shè)計(jì).pdf

1、汽車(chē)起重機(jī)是裝在普通汽車(chē)底盤(pán)或者特制汽車(chē)底盤(pán)上的一種起重機(jī)，由于具有動(dòng)作靈活、集成化程度高、功率大、穩(wěn)定性好、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，汽車(chē)起重機(jī)是各種工程建設(shè)廣泛應(yīng)用的重要設(shè)備，在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中發(fā)揮著重要作用。汽車(chē)起重機(jī)的安全性、可靠性是至關(guān)重要的，汽車(chē)起重機(jī)的可靠性是其品質(zhì)好壞的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)。車(chē)架在車(chē)輛的使用過(guò)程中受力情況很復(fù)雜，使用傳統(tǒng)的力學(xué)分析方法，所得結(jié)果與實(shí)際使用情況的偏差很大;而使用試驗(yàn)方法，首先成本很高，其次試驗(yàn)周期長(zhǎng)。而有限元分

2、析技術(shù)，能大大減小成本，縮短研發(fā)周期，有限元方法是現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)中一種有效、快捷的輔助工具。把有限元方法應(yīng)用于起重機(jī)車(chē)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，可以對(duì)車(chē)架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，縮短新車(chē)研發(fā)周期，節(jié)約研發(fā)費(fèi)用等有重要意義。輕量化技術(shù)是指采用優(yōu)化結(jié)構(gòu)、優(yōu)選材料、優(yōu)選加工方法等方式，減輕機(jī)械零部件或整機(jī)的質(zhì)量，從而達(dá)到提高產(chǎn)品性能、降低成本、節(jié)能減排等綜合效益的一項(xiàng)技術(shù)。
　　本文介紹了有限元思想、發(fā)展趨勢(shì)及其具體分析步驟，著重介紹了在本課題中用到的板殼結(jié)構(gòu)

3、，并對(duì)板殼結(jié)構(gòu)的薄板理論，厚板理論，殼單元理論，對(duì)shell-63單元的節(jié)點(diǎn)力、節(jié)點(diǎn)位移、應(yīng)力應(yīng)變矩陣方程進(jìn)行研究，從理論上了解了有限元的分析及計(jì)算過(guò)程，為進(jìn)一步的有限元分析奠定了基礎(chǔ)。轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)和支腿是汽車(chē)起重機(jī)主要結(jié)構(gòu)件，對(duì)整機(jī)性能關(guān)系重大，它的故障將產(chǎn)生嚴(yán)重后果:強(qiáng)度不足將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)件的變形和損壞;剛度不足導(dǎo)致作業(yè)不穩(wěn)定，甚至傾覆。通過(guò)運(yùn)用有限元軟件ANSYS12.0對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)在三種危險(xiǎn)工況下進(jìn)行分析結(jié)果顯示，整體應(yīng)力應(yīng)變均在許用應(yīng)力范圍

4、內(nèi)，在額定載荷工況和最大起重力矩工況下最大應(yīng)力出現(xiàn)在變幅缸鉸軸耳板處，主臂全伸最大幅度吊載工況下應(yīng)力最大值出現(xiàn)在在頭部?jī)?nèi)側(cè)板處，最大應(yīng)力值均小于300MPa，完全符合實(shí)際使用要求;對(duì)活動(dòng)支腿和固定支腿箱間添加節(jié)點(diǎn)自由度耦合，結(jié)果顯示在最大載荷下應(yīng)力應(yīng)變均在材料允許的范圍內(nèi)，符合起重機(jī)作業(yè)要求。運(yùn)用ANSYS有限元分析軟件對(duì)某公司25 t汽車(chē)起重機(jī)車(chē)架后段進(jìn)行了有限元分析計(jì)算，對(duì)起重機(jī)的設(shè)計(jì)改進(jìn)提供了理論基礎(chǔ)，通過(guò)分析車(chē)架在四種危險(xiǎn)作業(yè)工

5、況（正前方吊載、正后方吊載、正側(cè)方吊載以及后45°方向吊載）下的應(yīng)力及變形情況，對(duì)車(chē)架進(jìn)行局部?jī)?yōu)化。分析車(chē)架在不同工況下應(yīng)力較大的點(diǎn)出現(xiàn)的原因，并對(duì)該區(qū)域進(jìn)行局部加強(qiáng)，對(duì)車(chē)架應(yīng)力較小、受力變形較小的區(qū)域進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化，使車(chē)架質(zhì)量能夠在保證剛度和強(qiáng)度要求的情況下最大限度的降低到最小。通過(guò)比較優(yōu)化前后車(chē)架應(yīng)力云圖可以發(fā)現(xiàn)，每個(gè)工況下最大應(yīng)力值都有不同程度的降低、應(yīng)力分布更加均勻、結(jié)構(gòu)更加合理。優(yōu)化后的整機(jī)投放市場(chǎng)23臺(tái)套，經(jīng)使用無(wú)一車(chē)架質(zhì)量