拖车牵引机构有限元分析.pdfVIP

拖车牵引机构有限元分析

石鑫鑫,何宝俊,毛立，彭亚运，周璇

东风特种装备事业部（东风越野车有限公司）军车研发院

摘要:道路车辆牵引车与牵引杆挂车需安装挂车机械连接装置。在车辆不同工况下，牵引机

构在不同方向上承受不同的拉力与压力。为满足工艺要求，牵引机构进行设计方案变更。

为预测更改后的牵引机构工作时在连接点、受力接触点应力水平，建立了拖车牵引机构有

限元强度分析模型。通过Abaqus优秀的分析能力和模拟复杂系统的可靠性进行有限元计

算，分别得到了两套设计方案不同工况下，米塞斯应力、接触应力分布情况和应力峰值。

关键词:牵引机构，有限元，Abaqus，米塞斯应力

1.引言

牵引结构作为牵引车与挂车之间的连接机构对强度有较高的要求，在设计或设计变更中需

充分考虑牵引机构的安全系数。通过有限元分析计算可以得到牵引机构相应的设计数据需

求及设计方案参考，可以更快更准确的完成机构设计工作，避免大量重复修改工作。

Abaqus被广泛地认为是功能最强的有限元软件，可以分析复杂的固体力学系统。Abaqus软

件的计算收敛速度较快，并更加容易操作和使用，在日常有限元分析计算工作中作为首选

工具。在东风军车牵引车挂车研发过程中，为满足工艺要求，需对牵引机构设计做适当调

整，为确定设计方案的强度需求，对不同方案的牵引机构在不同工况下进行整体强度的有

限元分析。

2.牵引机构结构及工况分析

在建立有限元强度分析模型前对模型进行结构分析，确定对牵引机构位置方向对应不

同工况的加载力，理清有限元分析思路，为有限元模型建立，计算结果提供前提条件。

2.1牵引机构结构分析

牵引机构分为五个部分如图1所示：

挂钩：与挂车箱连接

套筒：与挂钩接触运动

销轴1：与套筒接触

销轴2：与挂钩轴承接触运动

支架：用于牵引机构固定

2019达索系统SIMULIA中国区用户大会

1

图1.牵引机构

2.2牵引机构工况分析

牵引机构在车辆前进与后退中，在X方向承受了牵引之间的水平力，在Z方向承受了

垂直力V。根据国际法规ISO12357规定，值是通过计算牵引车和拖车之间产生的纵向力

确定的比较值。以千牛表示，并由公式（1）计算。

∙

=∙

+

（1）

其中

T是牵引车的最大设计总质量

C是由装载至其最大设计总质量的中轴挂车的车轴传送至地面的质量

g是重力加速度g=9,81m/2

V值是通过计算牵引车和拖车之间产生的垂直力来确定的比较值。它以千牛顿表示，并由

下列方程式计算（2）计算。

2

=∙∙

2

（2）

其中

a是耦合点的等效垂直加速度，取决于悬浮液的种类量

1=1,8m/2适用于配备空气悬架或等效装置的车辆，

2=2.4m/2其他悬挂的车辆，

x是拖车装载区域的长度，单位为米（如图2）。

22019达索系统SIMULIA中国区用户大会

l是理论牵引杆长度，即牵引杆孔中心与车轴总成中心之间的距离，单位为米（如

图2）

2

=≥1,0（如果结果小于1,0，则使用的值应该至少是1）。

2