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近年來，隨著國家節(jié)能減排政策法規(guī)的實(shí)施，汽車輕量化研究不斷深入。自卸汽車由底盤和上裝兩部分組成，其中上裝部分占到汽車整備質(zhì)量的40%左右，車箱占整個上裝質(zhì)量的75%以上。因此，車箱的輕量化研究對自卸汽車輕量化起著舉足輕重的作用。某公司設(shè)計(jì)開發(fā)了一種自卸汽車鋁合金車箱，減輕了整車自重。為使鋁合金車箱滿足使用要求，本文基于虛擬樣機(jī)和有限元分析技術(shù)對鋁合金車箱的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了強(qiáng)度分析，為鋁合金車箱的設(shè)計(jì)及改進(jìn)提供了參考依據(jù)。
車箱主要由2根主縱梁、底板、邊板、前板、后板組成。車箱通過翻轉(zhuǎn)支座與副車架連接。車箱長8200mm、寬2300mm、高1800mm；車箱采用6061-T6鋁合金板，屈服強(qiáng)度為276MPa，抗拉強(qiáng)度為310MPa，彈性模量E=79000N/mm2，泊松比拼=0.330。車箱的有限元計(jì)算模型的網(wǎng)格劃分是在HyperMesh軟件中進(jìn)行的。車箱各板采用邊長20mm的板殼單元(Shell)模擬，后板翻轉(zhuǎn)支座與車箱翻轉(zhuǎn)支座采用三維實(shí)體單元(Solid)模擬，車箱焊接部位采用焊接單元(Rbar)模擬，焊接部位的節(jié)點(diǎn)采用焊接單元(Rbar)連接。整個車箱有限元模型由43835個單元、447084個節(jié)點(diǎn)組成。
車箱有限元舉升卸載工況：車箱翻轉(zhuǎn)支座與副車架的鉸接處約束x，y方向的平動自由度和x方向的轉(zhuǎn)動自由度；車箱與油缸連接處約束Y方向平動自由度和x方向轉(zhuǎn)動自由度。行駛工況：車箱翻轉(zhuǎn)支座與副車架的鉸接處、車箱與油缸的連接處均約束x，y方向的平動自由度和x方向的轉(zhuǎn)動自由度；車箱底部縱梁與副車架接觸處約束x方向平動自由度。作用在車箱上的載荷包括：作用在油缸與車箱連接處的舉升力、裝載的砂石對各板的作用力。舉升力通過自卸汽車整車虛擬樣機(jī)仿真計(jì)算得到后，分配到油缸與車箱連接處的相應(yīng)節(jié)點(diǎn)上;裝載的砂石對各板的作用力可按朗肯主動土壓力理論進(jìn)行計(jì)算，并直接加在各板的相應(yīng)節(jié)點(diǎn)上。自卸汽車為某公司生產(chǎn)的8X4雙前橋轉(zhuǎn)向輪系布置型式的前頂自卸汽車，軸距為(1800+4600+1350 )mm；舉升裝置油缸為4級缸，各缸行程分別為1460mm，1470mm，1480mm，1487mm，車箱最大舉升角為45°；車箱裝載量為48000kg；前鋼板彈簧的垂直剛度系數(shù)為200N/mm；后鋼板彈簧的垂直剛度系數(shù)為2200N/mm；輪胎型號為11.00R20。圖為采用多體動力學(xué)仿真分析軟件SIMPACK建立的自卸汽車整車虛擬樣機(jī)模型，圖為油缸舉升力隨舉升角變化曲線。仿真計(jì)算時(shí)，舉升過程通過舉升油缸與活塞間移動副的相對運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)。
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