某款小卡车架刚度分析及优化设计

概述

卡车车架是主要承重结构之一,承载驾驶室、货箱及油箱等大载荷,在车辆行驶过程中承受扭转、冲击等各种工况载荷,为保证车辆结构耐久可靠性必须保证车架具有足够的扭转及弯曲刚度。车架刚度连续性差,容易导致整车工况下的应力集中,尤其在驾驶舱与货箱相邻位置,此位置的车架刚度是弯曲刚度的关注重点之一。本案例的车架满足扭转刚度满足目标要求,且薄弱点正好在此相邻区域,所以主要体现弯曲刚度。
 
 

模型分析

一、模型描述

下图为车架网格模型,其单元基本尺寸10mm,单元数量约13万。图片
 
 
 

二、边界条件
 
 

约束:前纵梁下页面板簧缓冲块安装点(左后dof123,左前dof23,右后dof13,右前dof3);加载:在左右纵梁上页面选取前后约束点中点对应位置向下施加1000N加载示意图如下图所示。

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三、分析结果
 
弯曲刚度结果:弯曲刚度基础分析结果-位移云图如下图所示,根据弯曲刚度计算公式K=F/(Dz1+Dz2)/2计算,弯曲刚度为833N/mm

分析结论:目标要求大于1300N/mm(由标杆车及同级车型及载重、轴距等因素设定),当前结构不满足要求需进行优化。

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优化方案

一、优化方案

优化方案示意图如下图所示,在左右纵梁上增加C型加强板与纵梁螺接,厚度4mm
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二、优化结果及结论
 
 

弯曲刚度优化结果:弯曲刚度优化分析结果-位移云图如下图所示,根据弯曲刚度计算公式K=F/(Dz1+Dz2)/2计算,弯曲刚度为1326N/mm

结论:优化方案弯曲刚度满足目标要求(>1300N/mm)。

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