汽車起重機重要構件的有限元分析及車架底盤的輕量化設計.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廣泛應用的重要設備，在基礎設施建設中發(fā)揮著重要作用。汽車起重機的安全性、可靠性是至關重要的，汽車起重機的可靠性是其品質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雜，使用傳統(tǒng)的力學分析方法，所得結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，能大大減小成本，縮短研發(fā)周期，有限元方法是現(xiàn)代工程設計中一種有效、快捷的輔助工具。把有限元方法應用于起重機車架結構設計中，可以對車架進行優(yōu)化設計，縮短新車研發(fā)周期，節(jié)約研發(fā)費用等有重要意義。輕量化技術是指采用優(yōu)化結構、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。
　　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構

3、，并對板殼結構的薄板理論，厚板理論，殼單元理論，對shell-63單元的節(jié)點力、節(jié)點位移、應力應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。轉臺結構和支腿是汽車起重機主要結構件，對整機性能關系重大，它的故障將產(chǎn)生嚴重后果:強度不足將導致結構件的變形和損壞;剛度不足導致作業(yè)不穩(wěn)定，甚至傾覆。通過運用有限元軟件ANSYS12.0對轉臺在三種危險工況下進行分析結果顯示，整體應力應變均在許用應力范圍

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力最大值出現(xiàn)在在頭部內(nèi)側板處，最大應力值均小于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，結果顯示在最大載荷下應力應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，對起重機的設計改進提供了理論基礎，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、正側方吊載以及后45°方向吊載）下的應力及變形情況，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，對車架應力較小、受力變形較小的區(qū)域進行適當?shù)暮喕?，使車架質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)化前后車架應力云圖可以發(fā)現(xiàn)，每個工況下最大應力值都有不同程度的降低、應力分布更加均勻、結構更加合理。優(yōu)化后的整機投放市場23臺套，經(jīng)使用無一車架質量