本载重汽车为前悬钢板弹簧、后悬主副钢板弹簧的结构,整个车架上共安装了12个用于连接钢板弹簧的固定支座及吊耳。从中选取部分适当的约束点,施加x、y、z三个方向的相关约束,从而消除车架的刚体位移。对于所有焊缝处,则固体连接,作为整体考虑。
4.4 分析计算结果
4.4.1 应力、变形计算云图
工况一结果如图4、图5,工况二结果如图6、图7。工况三结果如图8、图9。
分析车架变形云图表明,在三种工况下,车架均表现为前后部分变形较小,中部变形较大,比较合理。因为车架前部与前桥以及转向梯形等转向机构联接,较小的变形可以有效地减小车架变形对汽车转向几何特性的影响。而车架后部与后轴联接,较小的变形有利于后轴的轴转向和保证整车的行驶稳定性。车架中部较大的变形则有利于改善车架整体的应力状况,并起到良好的缓冲作用。
4.4.2 应力、变形计算结果:
计算结果见表1,车架受静载时的应力峰值为177 MPa,小于16MnL钢的屈服极限350 MPa和强度极限520 MPa,满足设计要求。在卸货状态下,车辆处于静止状态,最大应力值出现在举升缸支架处,但是也远小于材料的屈服极限,满足要求。弯扭联合工况下,应力与变形均比静载状况下有较大幅度的增加,但是依然在安全应力范围之内。
4.5 车架的模态分析
采用ANSYS软件中的子空间法进行模态分析,确定车架的振动特性,得到其固有频率和振型。
模态分析计算出了16阶模态的频率,从中得到1、2、3阶弯曲、扭转模态(见表2),符合模态分析的一般规律,并且低阶模态变形的峰值均不在静力分析应力较大处,故车架的可靠性比较高。