2.3车架强度评价
车架的静态强度分析,需要在模型中加入手把管、前悬挂系统、后又、后悬挂系统等。零部件间的螺栓连接用RBE2单元模拟,减震器用弹簧单元模拟,前减震器刚度为4.4 N/mm,后减震器刚度为16.7 N/mm。车架强度分析模型中,载荷以质量点的形式赋值,油箱、发动机质量点的位置位于其质心处,乘员及货物的质量点位置为估计值。质量点与车身通过RBE3单元进行连接,加载质量见表3。约束后轮轮心位置x, y,向的自由度,约束前轮轮心处Y, z向的自由度。同时建立两种工况,工况一为匀速行驶工况,此工况下只考虑模型在重力载荷下的响应即对模型在Z向施加2倍的重力加速度,工况二为紧急制动,对模型在Z向施加1倍的重力加速度,在X的负方向施加1倍的重力加速度。强度分析的载荷及边界条件如图3所示。
计算后读取车架的应力云图如图4、图5所示,匀速行驶工况下,车架最大应力为175Mpa,紧急制动工况下,车架的最大应力为183 Mpa;本文分析的车架使用的材料为普通碳素结构钢Q235,屈服极限为235Mpa,两种工况下,计算的最大应力均小于屈服极限,故该车架的强度良好,满足设计要求。
2.4车架模态评价
车架的模态分析,主要是为了防止由干路面及发动机激励引起的车架共振,从而影响乘驾的舒适性。本文模态分析的方法采用白由边界条件下模态分析,即不施加任何约束,不施加任何载荷。提取0~1 000 Hz范围内的前8阶模态,剔除前6阶的刚体模态,本乍架的实际模态从第7阶开始,提取的车架模态主频率见表4。
由车架共振的往往是跟车架的前两阶整体模态相关,故提取前两阶模态振型如图6、图7所示。第一阶模态的振型为以摇臂轴孔为中心,绕Y轴的弯曲振动、第二阶模态振型为以X轴为旋转中心,首尾呈“麻花状”扭转振动。
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