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車架應(yīng)具有足夠的抗彎強度和抗扭強度，對于農(nóng)用運輸車來說，由于其使用環(huán)境相對較差，因而這一點顯得特別重要。本文根據(jù)設(shè)計使用的實際情況，用ANSYS有限元分析系統(tǒng)對CMWL2008CD型農(nóng)用運輸車的車架進行了有限元分析。傳統(tǒng)的車架有限元分析一般將車架簡化成空間桿系結(jié)構(gòu)，采用空間梁元進行計算。這種方法計算速度快、需要計算機內(nèi)外存資源較少，能較好地反映車架的整體應(yīng)力水平及其分布情況。由于這種計算模型對真實車架結(jié)構(gòu)的簡化和近似處理較多，因而較難反映出車架的應(yīng)力集中以及局部應(yīng)力分布和應(yīng)力水平，難以滿足實際設(shè)計分析的要求。
本文首先介紹了CMWL2008CD型農(nóng)用運輸車車架的結(jié)構(gòu)特點，在此基礎(chǔ)上建立了基于3D板殼元和約束方程的車架有限元計算模型，這種模型較早期的3D板殼元車架模型，更接近實際情況。文中介紹了計算模型的建立方法和處理技術(shù)，并用該模型計算分析了車架在彎曲工況和彎扭組合工況下的應(yīng)力水平和應(yīng)力分布。鑒于該型農(nóng)用運輸車在實際使用中曾出現(xiàn)過超載情況，文中還計算討論了車架在車輛嚴重超載時的強度問題。最后提出了車架的改進設(shè)計意見和實際使用中應(yīng)注意的強度問題。
CMWL2008CD型農(nóng)用運輸車的車架為邊梁式車架。為提高承載能力，在左右縱梁中后部還設(shè)計有縱梁加強盒。車架結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。左右縱梁為槽形截面，縱梁加強盒截面形狀與縱梁相同。各橫梁截面形狀各異，除了液壓油箱前(后)橫梁壁厚為4 mm外，其他各橫梁壁厚均為5 mm。整個車架結(jié)構(gòu)在力學(xué)上可視為典型的薄壁結(jié)構(gòu)，大梁板材為B-5.0/16 MnL鋼板。
根據(jù)靜力等效原則，將發(fā)動機、駕駛室、駕乘人員、變速箱等各部件的質(zhì)量對車架的作用向其在車架上的作用點(安裝點)簡化為車架上集中載荷;貨廂的質(zhì)量與裝載量之和對車架的作用按貨廂與車架的實際接觸面積計算簡化為車架上的均布載荷。設(shè)駕乘人員2人，按65 kg/人計算，忽略車架自重的影響，不考慮發(fā)動機、駕駛室、變速箱、貨廂等部件的剛度對整個車架剛度的貢獻。各部件的質(zhì)量及整車裝載量如表所示。
如忽略輪胎的彈性，則可得車架的載荷與約束示意圖如圖所示。圖中懸架載荷與變形的關(guān)系如表所示，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可計算出懸架的剛度。因為只計算車架的靜強度，所以不考慮懸架的阻尼特性。
根據(jù)對CMWL2008CD型農(nóng)用運輸車車架結(jié)構(gòu)特點的分析來看，實際上由各縱橫梁組成的車架在力學(xué)上是典型的3D板殼結(jié)構(gòu)。因此本文采用4節(jié)點、24個自由度的3D板殼元來離散整個車架結(jié)構(gòu)，采用約束方程來模擬縱橫梁的鉚接關(guān)系，采用2節(jié)點、12個自由度的3D連接元來處理前板簧和后懸架的主副板簧。這是目前較先進的計算模型和處理
車架縱橫梁連接處的局部放大網(wǎng)格劃分如圖所示。圖中縱橫梁的幾何關(guān)系描述準(zhǔn)確，但鉚接的約束關(guān)系沒有直接表示出來，在計算時通過約束方程來實現(xiàn)。車架節(jié)點總數(shù)為10816，結(jié)構(gòu)自由度總數(shù)為64896。
車輛滿載(滿員)，四個車輪中三個車輪處于同一平面位置不變，而另一個車輪向上抬高60mm。此時車架處于彎扭組合變形之中。計算中將右前輪向上抬高60mm，而其他三個車輪保持原同平面位置不變。
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