某电动轮矿用车转向节有限元分析_宋黎明.pdf

Design and Calculation 工程机械 第42 卷2011年7 月 设 计 · 计 算 某电动轮矿用车转向节有限元分析 宋黎明，胡巧英，宋 晗，董志明，吕 捷 （内蒙古北方重型汽车股份有限公司） !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ! 摘 要：转向节是电动轮矿用车基础结构中的一个重要部件，主要起着承受载荷和实现转向的关键作 ! ! 用，其性能直接影响到整车的行驶安全性、可靠性和舒适性。在对转向节进行设计时，既需要进行结构静力 ! ! ! ! 学分析，而且有必要进行模态分析。利用有限元分析软件ANSYS/Workbench 对某电动轮转向节进行结构静 ! ! 力学分析和模态分析，研究其静力学特性，验证结构可靠性，并从路面不平度激励的角度对模态分析结果进 ! ! 行评估，防止实际工作中的共振现象，为进一步进行动态分析以及整车设计提供理论依据。 ! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 关键词：转向节；有限元；静力学；模态分析 电动轮矿用车是一种用于大中型矿山开采的高 效率、大吨位运输车辆。 目前，随着矿山开采量的不 断增加，大型铲装设备不断投入使用，电动轮矿用车 的需求量日益增加，同时对电动轮矿用车的可靠性 也提出了更高的要求。电动轮矿用车载质量大，工作 路况较为恶劣。转向节作为其基础结构中的一个重 要部件，起着承受载荷和实现转向的关键作用。因 此，在对电动轮转向节进行设计分析时，不仅应考虑 其静力学特性，还应对其固有频率和振型进行探讨， 以提高整车的行驶安全性、可靠性和舒适性。本文利 用有限元分析软件ANSYS/Workbench 对某电动轮 图1 转向节简化模型 自卸车转向节进行结构静力学分析和模态分析，验 证结构可靠性，并为进一步进行动态特性分析及整 设置转向节的材料属性，其中弹性模量E=200 3 车设计提供理论依据。 GPa，泊松比μ =0.3 ，密度ρ =7 800 kg/m 。对模型进行 网格划分，采用自由网格划分方法，转向节模型共 1 有限元模型 划分为 173 424 个单元和275 838 个节点，网格模 根据转向节的结构和实际工作情况，在对分析 型如图2 所示。 精度影响尽可能小的前提下对模型进行如下处理： 2 结构静力学分析 简化和省略螺纹孔、圆角等一些细小结构，以减小 计算规模。由于转向节曲面结构相对复杂，本文采 根据转向节的结构特点和行驶时的受力状况， 用三维软件Pro/E 建立转向节的三维模型，再通过 本文针对驶过不平路面和转向两种工况对其进行 ANSYS 与CAD 软件的接口将模型导入ANSYS 的 结构静力