汽車起重機重要構(gòu)件的有限元分析及車架底盤的輕量化設(shè)計.pdf

1、汽車起重機是裝在普通汽車底盤或者特制汽車底盤上的一種起重機，由于具有動作靈活、集成化程度高、功率大、穩(wěn)定性好、操作方便等優(yōu)點，汽車起重機是各種工程建設(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。汽車起重機的安全性、可靠性是至關(guān)重要的，汽車起重機的可靠性是其品質(zhì)好壞的重要衡量標準。車架在車輛的使用過程中受力情況很復(fù)雜，使用傳統(tǒng)的力學(xué)分析方法，所得結(jié)果與實際使用情況的偏差很大;而使用試驗方法，首先成本很高，其次試驗周期長。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)用于起重機車架結(jié)構(gòu)設(shè)計中，可以對車架進行優(yōu)化設(shè)計，縮短新車研發(fā)周期，節(jié)約研發(fā)費用等有重要意義。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，減輕機械零部件或整機的質(zhì)量，從而達到提高產(chǎn)品性能、降低成本、節(jié)能減排等綜合效益的一項技術(shù)。
　　本文介紹了有限元思想、發(fā)展趨勢及其具體分析步驟，著重介紹了在本課題中用到的板殼結(jié)構(gòu)

3、，并對板殼結(jié)構(gòu)的薄板理論，厚板理論，殼單元理論，對shell-63單元的節(jié)點力、節(jié)點位移、應(yīng)力應(yīng)變矩陣方程進行研究，從理論上了解了有限元的分析及計算過程，為進一步的有限元分析奠定了基礎(chǔ)。轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)和支腿是汽車起重機主要結(jié)構(gòu)件，對整機性能關(guān)系重大，它的故障將產(chǎn)生嚴重后果:強度不足將導(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。通過運用有限元軟件ANSYS12.0對轉(zhuǎn)臺在三種危險工況下進行分析結(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)在在頭部內(nèi)側(cè)板處，最大應(yīng)力值均小于300MPa，完全符合實際使用要求;對活動支腿和固定支腿箱間添加節(jié)點自由度耦合，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)，符合起重機作業(yè)要求。運用ANSYS有限元分析軟件對某公司25 t汽車起重機車架后段進行了有限元分析計算，對起重機的設(shè)計改進提供了理論基礎(chǔ)，通過分析車架在四種危險作業(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，對車架進行局部優(yōu)化。分析車架在不同工況下應(yīng)力較大的點出現(xiàn)的原因，并對該區(qū)域進行局部加強，對車架應(yīng)力較小、受力變形較小的區(qū)域進行適當(dāng)?shù)暮喕?，使車架質(zhì)量能夠在保證剛度和強度要求的情況下最大限度的降低到最小。通過比較優(yōu)化前后車架應(yīng)力云圖可以發(fā)現(xiàn)，每個工況下最大應(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)化后的整機投放市場23臺套，經(jīng)使用無一車架質(zhì)量