李 濤

上汽依維柯紅巖商用車有限公司，重慶 404100

車架作為汽車的主要承載構(gòu)件，其功用是連接汽車上的各大總成及各種車用設(shè)備，同時承受著傳遞給它的各種力和力矩。當汽車處于失去動力或陷入沼澤地等情況時，通常采用救援車輛或其他牽引機械將被困汽車脫離困境。而設(shè)置在被困汽車前面，且用于連接救援車輛或其他牽引機械的牽引鋼絲繩的裝置通常被稱之為前牽引裝置。為兼顧重型汽車的外形美觀以及能較好的應(yīng)對意外，重型汽車的前牽引裝置通常在使用時才進行安裝，即在不使用時，前牽引裝置放置在重型汽車的其他地方，當需要使用時取出安裝。作者新設(shè)計一種前端裝置，同時用有限元方法對其進行強度分析，驗證其可靠性。

1 前端牽引裝置結(jié)構(gòu)

該前牽引裝置包括前橫梁總成和牽引鉤組成。該裝置見圖1。

圖1

1.1 前橫梁總成

前橫梁總成在車架前端，承受了車架前端的彎曲變形和扭轉(zhuǎn)變形，它包括了左連接板、右連接板、聯(lián)接支柱和方管橫梁；其中方管橫梁的兩端分別焊接有左、右連接板，并采用螺栓或鉚釘通過左、右連接板連接在車架縱梁腹面；其中聯(lián)接支柱通過前、后加強板連接在方管橫梁的右部，聯(lián)接支柱的內(nèi)孔設(shè)置有內(nèi)螺紋。

1.1.1 前橫梁總成的斷面高度和材料選擇

前橫梁總成的左、右連接板為斷面高度為200mm～265mm、厚度為10mm，材料為強度為510L級的大梁鋼；方管橫梁的斷面高度為110mm，厚度為10mm，材料為冷拔鋼管，20號鋼；聯(lián)接支柱為空心圓柱體，直徑為60mm，厚度為20mm，材料為鑄造件，20號鋼。

1.1.2 前橫梁總成結(jié)構(gòu)

前橫梁總成結(jié)構(gòu)見圖2，前橫梁總成包括左連接板3、右連接板2、聯(lián)接支柱5和方管橫梁1；方管橫梁1的兩端分別焊接有左、右連接板（2、3），并采用螺栓或鉚釘通過左、右連接板（2、3）連接在車架縱梁前端；聯(lián)接支柱5通過前、后加強板4連接在方管橫梁1的右部，聯(lián)接支柱5的內(nèi)孔設(shè)置有內(nèi)螺紋。

圖2

1.2 牽引鉤總成結(jié)構(gòu)

牽引鉤包括托鉤和直柄，直柄外圓設(shè)置有與聯(lián)接支柱內(nèi)孔內(nèi)螺紋相匹配的外螺紋。牽引鉤總成結(jié)構(gòu)見圖3，其中6為牽引鉤托鉤，7為牽引鉤直柄。

圖3

2 前牽引裝置有限元分析

2.1 前牽引裝置概況

2.1.1 有限元模型概述

單元數(shù)量:51183

節(jié)點數(shù)量:2841

約束方式:左右連接板固定，并且其與方管橫梁焊接；前后加強板與方管橫梁用整體焊接方式；聯(lián)接支柱與方管橫梁用焊接方式。

2.1.2 工況概述

沿車輛行駛方向（+X向）施加151900N（15.5t）的載荷，施加位置見上圖紅圈處，前橫梁連接板螺栓孔處固定約束。

2.1.3 材料概述

零件:聯(lián)接支柱，方管橫梁，牽引鉤。力學性能如下:

20號鋼 屈服極限:250MPa 抗拉極限:410MPa

左右連接板，前后加強板。力學性能如下:

P510 屈服極限:355MPa 抗拉極限:510MPa

2.2 CAE應(yīng)力結(jié)果云圖

3 結(jié)論

通過對前牽引裝置強度分析，結(jié)論如下:

前牽引裝置在15.5t的載荷條件下，零件聯(lián)接支柱、右連接板、方鋼管橫粱的最大應(yīng)力超過材料的屈服強度，所有零件抗拉強度均符合要求，因此根據(jù)車輛實際使用狀況，認為該前牽引裝置符合設(shè)計目標，通過CAE分析，強度符合設(shè)計要求。

[1]葉勤，鄧亞東，等.一種輕型貨車車架有限元分析與優(yōu)化[J].武漢理工大學學報，2008(2).

[2]龍凱，左正興，等.某重型貨車車架結(jié)構(gòu)強度分析與改進[J].汽車技術(shù)，2008(4).