工程车辆车架特性分析与结构改进

1、工程车辆车架特性分析与结构改进1、背景介绍车架是车辆的安装基础，支撑发动机、传动系统、液压系统，承载来自发动机及地 面的激励。车架刚度不好，引起各部件相对位置发生变化，进而导致结构开裂或者 零部件失效该型号车架已经在外发生部分开裂，并且故障数越来越多，不仅带来大量经济损 失，而且已引起部分客户抱怨，危害企业品牌；112、主车架有限元建模及求解建立的车架有限元模型如图2所示，单元总数171472，节点总数178577。取钢材弹性模量210Gpa、泊松比0.3、密度7850kg/m3。阶数固有频率振型描述18.33一阶纵向扭转210.45一阶横向弯曲321.81二阶横向弯曲427.79一阶垂向弯曲

2、533.98二阶纵向扭转223、模态试验分析利用Test.Lab进行车架的模态试验时，通过激振器或力锤对被测车架施加激励，同时由传感 器测量车架上选定测点的加速度信号和力锤产生的力信号。两路信号FFT处理得到各个测点的 频率响应函数，最后拟合得到被测物体的固有频率、振型、阻尼比等模态参数。LMS测试设备33LMS激振器试验方法激励方式约束方式方法1力锤激励轮胎支撑方法2激振器法轮胎支撑方法3力锤激励软绳悬挂软绳悬挂力锤激励激振器激励44根据激励方式及约束方式，采用 三种方法进行车架模态试验，确定最 适合车架的模态试验方法。轮胎支撑3、模态试验分析车架测点位置示意图部分测点实际位置55车架纵梁及

3、纵梁与横梁连接位置均布传感器，共40个测点。3、模态试验分析SANY GROUP三种试验方法的模态频率与有限元法对比1. 激振器法和锤击 法结果相差不大，都能 用于车架模态试验；2.软绳悬挂优于轮 胎支撑， 轮胎支撑刚 度过大， 导致车架刚 体模态频率超过8Hz；3. 有限元值高于试 验值，判断是由于实际 车架长度比有限元模型 长(实际车架测量长度 8050 mm，有限元车架模 型长度7850 mm)。3、模态试验分析6WWW.SANYGROUP.COM6车架有限元模态频率与试验模态频率相对误差在10%以内，表明有限元分析结果与试验结 果是可信的，能够反映结构的动态特性。分析0车架有限元模态频

4、率与试验模态频率对比40302010频率(Hz)有限元模态频率8.5912.8326.0927.9336.36试验模态频率8.2212.2325.3727.3135.49一阶纵向一阶横向二阶横向一阶垂向二阶纵向 扭转弯曲弯曲弯曲扭转3、模态试验分析774、整改验证88该车使用6缸四冲程发动机，怠速时转速控制在520550r/min之间，对应 的发动机点火频率在2627.5Hz之间。车架的第四阶固有频率27.75Hz与 发动机点火频率非常接近，因此该工程车辆的车架在怠速情况下可能出现共 振现象。该工程车辆属于专用车辆，在常用车速下，由路面不平引起的激励频率，一 般城市路面为13Hz,未铺装路面多

5、在10Hz以下8-9。该车车架第一、二 阶固有频率分别为8.48Hz、10.67Hz，均在此频率范围内，因此该工程车 辆在行驶过程中可能会发生整车共振现象。4、整改验证该车架已投产，结构整体布局已定，纵梁形状和横梁基本位置无法改变，主要考虑 改变横梁截面形状。根据分析可知车架：车架第二、四和第六横梁刚度较弱，位移变形 较大，主要对此三横梁进行结构改进。改进后结构原结构中第二、四、六横梁结构形状99第5阶模态振型 43.49Hz1010第4阶模态 36.31Hz第3阶模态 30.58Hz第2阶模态 13.88Hz第1阶模态 12.99Hz4、整改验证改进后车架结构的前5阶固 有频率均有提高，避开了发动 机怠速运转时的点火频率（2627.5Hz）；第一阶固 有频率提高至12.99Hz，也 避开了