呂帥 竇娟

摘 要 我國(guó)自改革開(kāi)放以來(lái)，科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，各個(gè)領(lǐng)域都取得了優(yōu)異的成績(jī)。在汽車制造業(yè)，重型特種車車架強(qiáng)度一直備受關(guān)注。重型特種車制造企業(yè)也都在將這項(xiàng)問(wèn)題作為技術(shù)研發(fā)的核心內(nèi)容。結(jié)合現(xiàn)階段我國(guó)特種車使用情況以及實(shí)際需求，對(duì)重型特種車車架強(qiáng)度與輕量化問(wèn)題進(jìn)行研究分析。

關(guān)鍵詞 重型特種車;車架強(qiáng)度;輕量化

提高重型特種車車架強(qiáng)度，必須要使用一定的輕量化措施。這樣有利于重型特種車車架具有更好的使用效果。保證重型特種車在使用過(guò)程中可以有更長(zhǎng)的使用壽命。所以需要經(jīng)過(guò)科學(xué)的研究分析，找到有效的辦法。對(duì)重型特種車的車架強(qiáng)度和輕量化之間的關(guān)系進(jìn)行平衡。靈活的使用工藝技術(shù)，可以最大程度的滿足生產(chǎn)與使用方面的需求。除此之外，重型特種車要提高其輕量化問(wèn)題的處理效率，提高車架實(shí)際使用過(guò)程中的服務(wù)水平。

1特種車車架實(shí)例分析

重型特種車在實(shí)際使用過(guò)程中會(huì)受到多方面客觀因素的影響，導(dǎo)致車架的整體抗壓強(qiáng)度減弱，最終使得重型特種車的實(shí)際使用效果難以滿足生產(chǎn)作業(yè)的需求，降低了其工作性能;并且，因?yàn)橹匦吞胤N車車架過(guò)于沉重;在實(shí)際使用的過(guò)程中會(huì)存在移動(dòng)緩慢、對(duì)路面情況要求高等問(wèn)題，影響了工作效率，所以在重型特種車車架方面，要采取必要的輕量化措施，使其具有更高的使用性能。但是不能以犧牲車架強(qiáng)度為代價(jià)，掌握好車架強(qiáng)度與輕量化之間的關(guān)系。

2重型特種車車架強(qiáng)度分析

2.1 有限元基本思想

有限元法使用過(guò)程中主要是把分析目標(biāo)的整體結(jié)構(gòu)通過(guò)一定的方式分成多個(gè)有限元微小單元體。然后通過(guò)節(jié)點(diǎn)將相鄰的單元相互連接的方法。這些單元體連接集合可以代替原有的結(jié)構(gòu)實(shí)體。達(dá)到分析目標(biāo)連續(xù)體的離散化。以節(jié)點(diǎn)基本未知數(shù)為分類原則。有限元法包括混合法和位移法。在分析過(guò)程中，其步驟為：

（1）對(duì)目標(biāo)的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行離散化處理;

（2）選擇可靠的位移模式;

（3）對(duì)各個(gè)單元力學(xué)性能進(jìn)行重點(diǎn)分析;

（4）對(duì)等效節(jié)點(diǎn)力進(jìn)行科學(xué)分析;

（5）將所有的單元?jiǎng)偠确匠踢M(jìn)行設(shè)置，建立出可以反映連續(xù)體結(jié)構(gòu)的平衡方程;

（6）對(duì)單元應(yīng)力以及未知節(jié)點(diǎn)位移進(jìn)行計(jì)算。

2.2 車架強(qiáng)度有限元分析中板殼單元分析

因?yàn)橹匦吞胤N車很多結(jié)構(gòu)部件使用了薄壁梁，這種材料的厚度和截面尺寸都小于部件長(zhǎng)度，所以可以將車架的各個(gè)組成部分看成是多個(gè)板殼組合而成。利用板殼單元建立出科學(xué)的有限元計(jì)算模型，精確的計(jì)算、分析出車架強(qiáng)度。主要過(guò)程為：

（1）在板殼有限元的分析過(guò)程中， 要注意平板單元組成的折板系統(tǒng)，并且將其科學(xué)的使用在分析車架各個(gè)組成部件的應(yīng)力狀態(tài)的過(guò)程中。找到重型特種車車架在不同的應(yīng)力狀態(tài)下其抗壓強(qiáng)度的分析結(jié)果。

（2）直接建立出曲面單元。通過(guò)對(duì)殼體理論的分析使用。建立出科學(xué)的單元?jiǎng)偠染仃?，達(dá)到對(duì)車架剛度進(jìn)行全面評(píng)估的目的。并且對(duì)其組成部件之間的接頭連接方式和復(fù)雜縱橫梁性能進(jìn)行重點(diǎn)討論。最終可以得到重型特種車車架剛度的實(shí)際信息。

2.3 車架強(qiáng)度有限元分析中其他單元分析

整合重型特種車車架結(jié)構(gòu)分析研究可知，一些部件的幾何形狀特性限制了梁?jiǎn)卧M和板殼模擬，這就需要使用其他科學(xué)的方法進(jìn)行深入研究。車架強(qiáng)度的有限元分析中，其他單元分析的過(guò)程中主要過(guò)程為：

（1）用梁?jiǎn)卧M軸進(jìn)行模擬分析。徑向力傳遞過(guò)程中可以通過(guò)桿單元傳遞軸和軸承之間的連接方式進(jìn)行表示。

（2）要選擇部分桿單元，對(duì)其平衡自由度進(jìn)行分析研究，保證重型特種車的車架強(qiáng)度研究時(shí)可以模擬軸梁?jiǎn)卧?，并且可以展現(xiàn)出自身的軸向自由轉(zhuǎn)動(dòng)形式同時(shí)將這個(gè)問(wèn)題作為重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。為重型特種車車架強(qiáng)度研究分析做出必要的參考。

3重型特種車車架輕量化問(wèn)題研究

通過(guò)對(duì)重型特種車車架的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行科學(xué)的研究分析?？芍匦吞胤N車車架輕量化問(wèn)題處理的有效方式。達(dá)到完善車架結(jié)構(gòu)和性能的目的。把重型特種車車架自重力控制在合理的范圍之內(nèi)。所以需要采取科學(xué)的措施來(lái)對(duì)重型特種車車架進(jìn)行輕量化處理。提高車架的性能。

在重型特種車車架輕量化問(wèn)題研究過(guò)程中。要對(duì)多方面因素進(jìn)行綜合性分析。主要是以下幾個(gè)方面：

3.1 優(yōu)化車架截面尺寸

在研究重型特種車車架輕量化問(wèn)題過(guò)程中，首先要對(duì)車架結(jié)構(gòu)的尺寸進(jìn)行分析。設(shè)計(jì)合理的車架結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)?？梢赃_(dá)到優(yōu)化結(jié)構(gòu)的目的。但是只依靠調(diào)整車架截面尺寸很難達(dá)到真正意義上的輕量化優(yōu)化設(shè)計(jì)。所以截面尺寸優(yōu)化只能作為一項(xiàng)輔助技術(shù)。

3.2 優(yōu)化車架形狀

在重型特種車車架形狀優(yōu)化的過(guò)程中，需要對(duì)車架的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行必要的技術(shù)處理。提高車架各種材料的使用率。保證車架輕量化問(wèn)題可以有效解決。車架形狀的優(yōu)化過(guò)程中，主要是通過(guò)分析桿類結(jié)構(gòu)連接結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到優(yōu)化的目的。使用分層優(yōu)化、統(tǒng)一混合法對(duì)桿類結(jié)構(gòu)進(jìn)行尺寸修改和形狀處理。結(jié)合分析法和數(shù)值法等結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法將優(yōu)化過(guò)程中的復(fù)雜問(wèn)題進(jìn)行解決。從而達(dá)到優(yōu)化車架形狀的目的。為重型特種車車架輕量化作出技術(shù)支持。

3.3 車架結(jié)構(gòu)以及重量?jī)?yōu)化

為了保證重型特種車車架具有更好的輕量化措施，需要對(duì)其車架組成結(jié)構(gòu)以及重量進(jìn)行優(yōu)化。同時(shí)使用最新的設(shè)計(jì)理念和最科學(xué)的技術(shù)工藝來(lái)進(jìn)行車架設(shè)計(jì)。提高重型特種車車架設(shè)計(jì)和合理性。并且在未來(lái)重型特種車車架設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，要積極發(fā)現(xiàn)新的制造材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。降低車架重量，提高車架的強(qiáng)度和剛性。保證達(dá)到車架輕量化的目的。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)目前重型特種車的使用率非常高。而且大部分都是用在道路環(huán)境或者自然環(huán)境較為復(fù)雜的位置。所以在重型特種車性能方面，要求其具有較好的靈活性。這就要求重型特種車車架要進(jìn)行輕量化處理，而且還要保證其具有較好的輕度和剛度。本文通過(guò)使用有限元法對(duì)重型特種車的車架強(qiáng)度和剛度問(wèn)題進(jìn)行研究分析，討論了其輕量化問(wèn)題措施。主要是在車架結(jié)構(gòu)、截面尺寸以及車架形狀上要進(jìn)行優(yōu)化處理。保證重型特種車有更好的使用性能?？梢詣偃螑毫迎h(huán)境的工作。為我國(guó)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展作出技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)

[1] 宋夫杰，程曉東，陳貫祥，劉大維.無(wú)副車架的渣土自卸汽車車架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有限元分析[J].青島大學(xué)學(xué)報(bào)（工程技術(shù)版），2020，35（1）：72-77.

[2] 戰(zhàn)立超，付媛媛，李國(guó)輝，楊大春.基于標(biāo)準(zhǔn)載荷工況與高頻振動(dòng)工況的高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架疲勞強(qiáng)度對(duì)比分析[J].城市軌道交通研究，2020，23（2）：133-136.

[3] 張桂林，孫海波，單連旭，等.基于PSO車架強(qiáng)度分析與計(jì)算[C]// 2019中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集（2）.2019.