农用三轮运输车车架强度分析及节材研究-农业工程学报.PDF

第 15 卷　第 2 期 农 业 工 程 学 报 V o l. 15　N o. 2 　　　 　　　　　　　 　　　　　　　 134 1999 年 6 月 T ransactions of the CSA E Jun. 1999 农用三轮运输车车架强度分析及节材研究 ① 陈　龙 　王锦雯　薛念文　陈太连 (江苏理工大学) 摘　要　在对农用三轮运输车车架强度计算、试验基础上, 进行了车架应力分析, 提出了合理的农用 三轮运输车车架设计方案, 设计结果和试验结果吻合, 改进后的车架结构比原结构成本大为降低。 关键词　农用三轮运输车　车架　强度 车架是农用三轮运输车的主要承载件, 车架强度设计是工程师们普遍关心的重要课题, 以 往车架强度设计主要靠经验和类比, 盲目性大, 结构极不合理, 浪费严重, 且设计周期长, 较难 对多种方案进行评价。随着现代设计技术的发展, 已经采用包括有限元、优化、动态设计在内的 计算机分析、预测和模拟手段。近年来, 农用三轮运输车年产量达 200 多万辆, 保有量 1000 多 万辆。因此, 农用三轮运输车车架强度设计及节材研究, 具有重要意义。 1　车架静应力分析 11　车架有限元平衡方程及求解 从力学观点看, 车架可被认为具有一定自由度的弹性系统, 在外力或本身弹性恢复力作用 下, 结构将产生线弹性振动。因此, 车架的弹性分析计算模型可用以下动力学微分方程表示[ 1 ] [M ]{U } + [C ]{U } + [K ]{U } = {R ( ) ( ) t } 1 式中 　[M ] —— 结构质量矩阵; 　[C ] —— 结构阻尼矩阵; 　[K ] —— 结构刚度矩阵; ( ) 　[U ] —— 结构位移矢量; 　{U }、{U }—— 位移矢量的一、二阶导数; 　{R t }—— 外界激励 力, 是一个交变的载荷。 ( ) 对于静力问题, 式 1 可简化为 K {U } = {R } (2) 结构整体刚度矩阵是直接由单元刚度矩阵迭加而成, 即 n e [K ] = ∑[K ]e (3) e= 1 e 式中　[K ] —— 单元刚度矩阵。 将最小势能原理直接应用于各单元, 得单元刚度矩阵方程 e e e (4) [K ] {U } = {R } 只要已知整体坐标系中单元刚度矩阵, 就可按迭加规则组成