張坤 魏東坡 尹文榮 方玉娟 魏代禮 劉玉振

摘 要：為了提高礦用自卸車發(fā)動機(jī)支架的強(qiáng)度和可靠性，縮短技術(shù)研發(fā)周期，利用Solidworks建立了發(fā)動機(jī)支架三維模型，并通過Ansys Workbench對支架模型進(jìn)行有限元結(jié)構(gòu)分析，得出支架在工況下的最大應(yīng)力和最大變形及其分布，驗(yàn)證了該支架結(jié)構(gòu)的可靠性。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機(jī)支架；可靠性；有限元分析

中圖分類號：U463.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1671-7988（2018）12-13-02

Abstract： In order to improve the strength and reliability of engine support， shorten the cycle of research and development. We established the 3D model of engine support by Solidworks and finite element analysis by Ansys. Through the analysis， we get the maximum stress and deformation of engine support and validated the reliability of the structure.

Keywords： Engine support； Reliability； Finite element analysis

CLC NO.： U463.5 Document Code： A Article ID： 1671-7988（2018）12-13-02

引言

汽車發(fā)動機(jī)支架的主要作用是將發(fā)動機(jī)支撐到車架或承載式車身上，并通過安裝減震元件吸收發(fā)動機(jī)和車架之間的振動。礦用自卸車發(fā)動機(jī)一般采用三點(diǎn)或四點(diǎn)支撐方式安裝，并將發(fā)動機(jī)支架焊接在車架上，但是無論三點(diǎn)支撐還是四點(diǎn)支撐，發(fā)動機(jī)的后支架都承受了更大的載荷和沖擊。而露天礦惡劣的運(yùn)行環(huán)境使得礦用自卸車面臨著很大的安全隱患，首當(dāng)其沖就是汽車在重載和沖擊工況下的結(jié)構(gòu)可靠性。本文針對礦用自卸車發(fā)動機(jī)支架的強(qiáng)度問題，進(jìn)行了支架的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，并建立三維模型，通過Ansys Workbench進(jìn)行了有限元分析，驗(yàn)證支架結(jié)構(gòu)的可靠性。

1 建立模型

改進(jìn)后的發(fā)動機(jī)支架模型如圖1所示，支架底板和支撐板采用12mm厚度的Q345鋼板，支撐筋采用10mm厚度的Q345鋼板，連接方式為焊接。

2 網(wǎng)格劃分

支架底板和支撐板部分采用四面體網(wǎng)格，支撐筋采用六面體網(wǎng)格，網(wǎng)格大小5mm，共劃分得144031個(gè)節(jié)點(diǎn)，86934個(gè)單元，網(wǎng)格劃分情況如圖2所示。

3 有限元分析及結(jié)果

由于在裝配時(shí)采用將發(fā)動機(jī)支架整體焊接在車架上的連接方式，所以在施加約束時(shí)將支架底板完全約束，如圖3中B；施加的載荷包括支架本身的重力，如圖3中A；發(fā)動機(jī)分擔(dān)到單個(gè)支架上的重量，考慮到2.5的動荷系數(shù)，此載荷取12500N，作用面為減震墊安裝面，如圖3中C。

支架關(guān)鍵部位的應(yīng)力分析結(jié)果如圖4、5所示，最大應(yīng)力點(diǎn)出現(xiàn)在發(fā)動機(jī)減震墊安裝螺紋孔處，不考慮應(yīng)力集中影響，最大值在120MPa左右，按Q345鋼的屈服極限計(jì)算安全因數(shù)：

支架變形分析結(jié)果如圖6所示，最大變形出現(xiàn)在支撐板的前端，最大值在0.2mm左右，減震墊安裝面等關(guān)鍵部位的最大變形在0.2mm以下，計(jì)算結(jié)構(gòu)剛度：

4 結(jié)論

根據(jù)ANSYS分析結(jié)果可以得出，該發(fā)動機(jī)支架結(jié)構(gòu)的安全因數(shù)在考慮到動載荷因數(shù)的情況下可以達(dá)到2.2以上；剛度達(dá)到6.25×107N/m，滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度要求。

通過ANSYS軟件對結(jié)構(gòu)件進(jìn)行有限元分析可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段充分考慮各種影響因素，找出應(yīng)力和變形敏感區(qū)，節(jié)省樣件試制和試驗(yàn)時(shí)間，縮短設(shè)計(jì)周期和成本。

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