惠永勇，郭鴻瑞

（陜西漢德車橋有限公司，陜西 西安 710201）

一種新結(jié)構(gòu)重型汽車用平衡軸總成

惠永勇，郭鴻瑞

（陜西漢德車橋有限公司，陜西 西安 710201）

由于重型自卸車承載力大且使用工況惡劣，導(dǎo)致整車后懸架平衡軸總成在使用過程中平衡軸斷裂、平衡軸支架產(chǎn)生裂紋等故障頻發(fā)，嚴(yán)重影響客戶正常使用，同時(shí)使得售后維修及索賠成本增大；該文針對(duì)平衡軸總成在使用過程中的失效模式在原有技術(shù)及結(jié)構(gòu)之上，設(shè)計(jì)一種新結(jié)構(gòu)平衡軸總成，從而降低平衡軸故障率，最大程度的提高平衡軸使用壽命。

自卸車；平衡軸；平衡軸支架；平衡軸總成

CLC NO.:U469.4Document Code:AArticle ID:1671-7988(2015)07-10-02

引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，我國(guó)重型汽車行業(yè)也得到大力發(fā)展，作為重型汽車的一部分，自卸車在工程建設(shè)中發(fā)揮著不可替代的作用；但由于自卸車承載大、道路工況惡劣，在使用過程中一些關(guān)鍵件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度很難達(dá)到使用需求，其中平衡軸總成在使用過程中故障頻發(fā)，嚴(yán)重影響整車使用。

目前重型汽車用平衡軸總成主要由于承載大、工況惡劣導(dǎo)致平衡軸斷裂、平衡軸支架產(chǎn)生裂紋現(xiàn)象頻發(fā)（見圖1）。

1、平衡軸總成更改方案

舊結(jié)構(gòu)平衡軸總成主要由平衡軸及平衡軸支架組成；新結(jié)構(gòu)平衡軸總成在舊平衡軸總成基礎(chǔ)之上，通過下連接板將平衡軸兩端平衡軸支架連接，并對(duì)平衡軸支架進(jìn)行優(yōu)化，從而提高整個(gè)平衡軸總成剛度，進(jìn)而提高平衡軸總成使用強(qiáng)度，降低售后故障率。

2、有限元分析

2.1 加載說明

★約束條件（fixed）

◆車架兩端全約束 SPC(1-6)

★載荷條件（load）

◆平衡軸左右軸端向上均布力各25T（加載間距29-111-38）

◆平衡軸支架下端孔處沿X負(fù)方向集中力各6.75T

◆中間橫梁處沿X負(fù)方向集中力各6.75T

2.2 材料說明

表1 平衡軸總成各關(guān)鍵件材料屬性

2.3 新、舊平衡軸總成各關(guān)鍵件應(yīng)力分布

以下內(nèi)容為新、舊結(jié)構(gòu)平衡軸總成各關(guān)鍵件應(yīng)力分布云圖，圖3為舊結(jié)構(gòu)平衡軸及平衡軸支架兩關(guān)鍵件在使用過程中應(yīng)力分布狀況，由圖3可知，舊結(jié)構(gòu)平衡軸及平衡軸支架在使用過程中最大應(yīng)力分別為540MPa、891MPa，相對(duì)于零件材料自身屈服強(qiáng)度均較大，且支架使用過程中最大應(yīng)力已超過材料自身屈服點(diǎn)，所以平衡軸總成在實(shí)際使用過程中受沖擊載荷作用，零部件薄弱點(diǎn)易發(fā)生故障，且通過分析零部件最大應(yīng)力分布與各關(guān)鍵件失效模式一致；圖4為新結(jié)構(gòu)平衡軸、平衡軸支架及下連接板在使用過程中應(yīng)力分布云圖，通過與圖3對(duì)比可知，新結(jié)構(gòu)平衡軸各關(guān)鍵件相對(duì)于舊結(jié)構(gòu)平衡軸各關(guān)鍵件應(yīng)力改善明顯，遠(yuǎn)低于零部件材料自身屈服強(qiáng)度，滿足使用強(qiáng)度需求。

3、結(jié)論

通過對(duì)舊結(jié)構(gòu)平衡軸總成建模分析，并針對(duì)舊結(jié)構(gòu)平衡軸總成失效模式及有限元分析結(jié)果，我們對(duì)舊結(jié)構(gòu)平衡軸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，新結(jié)構(gòu)平衡軸總成從整體剛性及零件應(yīng)力分布相對(duì)于舊結(jié)構(gòu)均大幅改善，滿足設(shè)計(jì)需求，且已裝車驗(yàn)證，道路試驗(yàn)結(jié)果符合預(yù)期設(shè)計(jì)，降低了平衡軸斷裂及支架產(chǎn)生裂紋頻率；同時(shí)，由于新結(jié)構(gòu)平衡軸總成增加下連接板，增強(qiáng)了平衡軸總成使用剛性，不同程度的降低其他相應(yīng)故障頻率，從而最大限度減少了用戶保養(yǎng)維護(hù)費(fèi)用，現(xiàn)已批量裝車使用。

[1] 張勝蘭，鄭東黎，郝琪，李楚林編著.基于HyperWorks的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社.

[2] HyperWorks Help Document.

[3] 機(jī)械設(shè)計(jì)/孔凌嘉，王曉力主編.北京:北京理工大學(xué)出版社，2006.2.

[4] 劉維信.汽車設(shè)計(jì)[M].北京:清華大學(xué)出版社，2001.

A new structure of the balance shaft system of the heavy duty vehicle

Hui Yongyong, Guo Hongrui
（Shaanxi Hande Axle Co., Ltd., Shaanxi Xi’an 710201）

Because the bearing and working conditions of self-dumping truck are terrible,the balance shaft systemthe of the self-dumping truck often break down when it is working,the failuring mode seriously affects normal using of the customer,at the same time,the cost of repairing and claims are increasing;the author designs a new structure of the balance shaft system of the rear suspension on the basis of the failuring mode,and the original technologyand to reduce the failure rate of the balance shaft,Thereby reducing the balance shaft failure rate, the greatest degree of balance shaft to improve life.

Dump trucks; Rear suspension; The balance; shaft systemthe

U469.4

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1671-7988(2015)07-10-02

惠永勇，就職于陜西漢德車橋有限公司。