浅谈铸造横梁结构改进有限元分析论文

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Word第第页浅谈铸造横梁结构改进有限元分析论文平衡悬架是重型卡车底盘系统中重要的承载部件，主要由平衡轴支架、横梁、中后桥、板簧组件和上下推力杆等组成。卡车在行驶过程中，平衡悬架通过连接在横梁的推力杆传递驱动力、制动力及其相应的反作用力矩，从而保证汽车的正常行驶。

横梁作为内部连接车架纵梁和传递上推力杆作用力的重要结构件，其结构不仅影响重卡的载重，同时对重卡的综合使用及修理保养有着重要的影响。

铸造横梁不仅体积大、结构冗杂，铸造难度也大，而且技术要求高，考虑到生产周期及工装费用，为降低本钱，本文采纳有限元分析方法，运用Hypermesh软件，对铸造横梁进行强度CAE分析，进而指导设计生产。

1、铸造横梁有限元模型建立

平衡悬架在汽车行驶过程中，受力较大的工况为：

(1)汽车转向时，车身扭转过程中，V型推力杆对平衡悬架的'侧向推力;

(2)车辆启动及制动过程中，下推力杆对平衡悬架结构的推力。运用Hypermesh软件对平衡悬架系统总成进行前处理。

依据某型重卡的设计载重量要求，满载状况下，平衡悬架支撑结构在转弯和制动的极限工况时，受自身重力G，侧向推力0.6G，制动力1G。约束车架两端的自由度，分别在V推支座处加载表2的载荷。

2、铸造横梁强度分析

2.1材料参数

铸造横梁的材料为QT500。

2.2有限元分析结果

通过对铸造横梁的强度分析，得到新、旧横梁的最小静态平安因子，结构件静态平安因子≥1时，该结构件到达强度要求。

可以看出，该铸造横梁的最小平安因子均大于1，满意强度要求。但是，该铸造横梁，V型推力杆与它的连接孔为盲孔，依据其铸造公司反馈，铸造横梁在机加工过程中，盲孔加工困难，会大大增加横梁的废品率，导致生产本钱增加。考虑以上因素，现对该铸造横梁进行结构改良，并运用有限元方法对其进行验证。

3、新铸造横梁强度分析

3.1结构改良的铸造横梁

现将铸造横梁V推支座处盲孔改成通孔。同时取消原铸造横梁凹槽上下侧的筋。

3.2有限元分析验证

将铸造横梁更改为新的铸造横梁，对其进行强度分析，得到新横梁的最小静态平安因子。

可以看出：将盲孔变为通孔并没有对横梁的强度产生较大影响。旧横梁在转弯工况下，应力主要集中在凹槽上下侧的筋处;去掉凹槽上下侧的筋，该处的应力集中现象得到改善。而且，新横梁同样满意强度要求。

4、铸造横梁强度对比

对比新、旧横梁的最小静态平安因子。可以看出：三种工况下，新、旧横梁的最小平安因子均大于1，满意强度要求，但是转弯工况，平安系数相对较小;新横梁转弯工况下的平安因子略有提高。新横梁比旧横梁质量略有降低，但是在启开工况和制开工况下，其平安因子较高，还是有优化减重的空间。

5、结论

(1)三种工况下，新、旧横梁的最小平安因子均大于1，满意强度要求。

(2)将盲孔变为通孔并没有对横梁的强度产生较大影响。而且，去掉凹槽上下侧的筋，在转弯工况下，集中在原筋处的应力得到释放。

(3)新横梁转弯工况下的平安因子略有提高。且新横梁比旧

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