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看一看:看一看;基于UG的拖拉机前驱动桥壳有限元分析

发布时间:2021-11-18 17:42:52 阅读: 来源:鱼饵厂家

拖拉机先驱动桥壳是4轮驱动拖拉机上主要承载构件之1,其作用主要有:支持并保护中央传动、差速器和左右半轴等,使左右驱动车轮的轴向相对位置固定;同后桥1起支持车架及其上的各总成质量;拖拉机行驶时,承受由车轮传来的路面反作用力和力矩并经托架传给车架等。先驱动桥壳应有足够的强度和刚度,便于主减速器的拆装和调解。由于其形状复杂,应力计算比较困难。根据车辆设计理论,先驱动桥壳的常规设计方法是将前桥壳看成1个简支梁并校核几种典型计算工况下某些特定断面的最大应力值,然后考虑1个安全系数来肯定工作应力,这类设计方法有很多局限性。最近几年来,随着UG、Pro/ENGINEER等软件的推行,有限元方法显示出它的独特优点。本文中所研究的对象是某型号4轮驱动拖拉机的前桥壳。1、先驱动桥壳强度分析计算1.受力分析可将前桥壳视为1空心横梁,两端经轮毂轴承支持于车轮上,在前桥壳中间上方两侧有两搭子,承受着来自拖拉机分配在前轮上的所有质量(含前配重质量)所引发的载荷;而沿左右轮胎中心线,地面给轮胎1反力,受力如图1所示。图1 驱动前桥壳的受力简图

2.强度计算根据拖拉机的工作情况,前桥壳强度计算可主要考虑3种典型的工况,只要考虑在这3种载荷计算工况下前桥壳的强度得到保证,就认为该前桥壳在拖拉机行驶条件下是可靠的商住楼拆迁补偿标准。(1)牵引力或制动力最大时,前桥壳两搭子处危险断面的曲折应力σ为:σ=Mv/Wv+Mh/Wh。式中农村哪些房屋会被强拆,Mv是地面对车轮垂直反力在前桥壳搭子处断面引发的垂直平面弯矩;Mv=Yqb/2, b为轮胎中心平面到搭子中心的横向距离;Mh是牵引力或制动力(1侧车轮上的)在水平面内引发的弯矩,Mh=Fx2b。前桥壳危险断面处的形状接近方形,其垂直平面与水平面曲折抗弯截面系数Wv、Wh的计算方法如图2所示。图2 断面形状及抗弯截面系数

(2)当侧向力最大时,外轮和内轮上的垂直反力和Fz20、Fz2i和前桥壳内、外搭子座处断面的曲折应力σi、σo之间的关系,分别为:σi=(Fz2ib+ Fz2iφ1r)/Wvσo=(Fz20b- Fz20φ1r)/Wv其中,φ1为附着系数。(3)当拖拉机通过不平路面时,危险断面的曲折应力为:σ=KYqb/2Wv式中k为动载荷系数。对轿车,k取1.75;对货车,k取2.0;对越野车及拖拉机等,k取2.5。Yq是作用在前桥壳上所有垂直方向的载荷。前桥壳的许用曲折应力为300MPa~500MPa,许用改变切应力为150MPa~400MPa。球墨铸铁前桥壳取较小值,钢板冲压焊接前桥壳取较大值。3.计算方法的局限性上述前桥壳强度的传统计算方法,只能算出某1断面的应力平均值,而不能完全反应前桥壳上应力及其散布的真实情况。因此,它仅用于对前桥壳强度的验算,或用作与其他车型的前桥壳强度进行比较,而不能用于计算前桥壳上某点(例如应力集中点)的真实应力值。使用有限元法对驱动前桥壳进行强度分析,只要计算模型简化得当,受力束缚处理公道,就可以够得到比较详细的应力与变形的散布情况,这些都是上述传统计算方法所难以办到的。2、有限元分析法计算有限元法是工程领域中利用最为广泛的1种数值计算方法,在UG的结构分析模块中,全部有限元求解进程中最重要的环节是有限元前处理模型的建立。这1般包括模型分析准备、建立有限元模型、编辑有限元模型、分析和查看结果几个部分。首先使用UG实体建模功能,完成前桥壳几何模型的建立;然后单击【利用程序】图标下拉菜单,或【利用】︱【结构】分析,弹出“创建解法”对话框单击“显示解法参数”选取项,在弹出的对话框中设置各选项;最后通过【赋材】︱【束缚】︱【载荷】︱【划分网格模型】︱【解算】等步骤,完成其分析进程。1.有限元计算模型的建立 被分析拖拉机的参数有:前桥满载负荷m2=1248KG,车轮中心线至搭子座中心距离b=389mm,两搭子座中心间的距离s=310mm,前桥壳本身的重力G0=931.6N,前桥壳设计的安全系数为5,搭子上表面面积2500mm2,由此可得到面载荷为4.31MPa。根据相干标准,当承受满载时,前桥壳最大变形量不能超过1.5mm/m;承受1.5倍满载时,前桥壳不能出现断裂和塑性变形。所以垂直方向的载荷取满载的1.5倍,即4.31×1.5=6.465(MPa)。2.建立3维模型首先在UG中建立先驱动桥壳的3维模型,如图3所示。图3 前桥壳的3维模型

该建模的关键是两侧变截面部分:之前桥壳前后对称中心和左右对称中心的交点作为坐标原点,前后算出1侧两个典型截面的特殊点坐标,分别画出两截面草图;再用【插入】︱【自由情势特点】︱【直纹曲面】;壳体的中间部分可以用【插入】︱【成形特点】︱【回转】得到两连接法兰端,也可用【插入】︱【成形特点】︱【圆台】得到;最后1起抽壳便可完成。3.有限元模型在UG的CAE模块中进行有限元分析,可以直接援引建立的Scenario 模型。通过模型准备后简化模型,可以有助于网格划分,提高分析精度,缩短求解时间。先对先驱动桥壳实体做必要的简化,对主要承载件均保存其原结构形状,以反应其力学特性,对非承载件进行1定程度的简化;接着对先驱动桥壳进行网格划分,划分网格时选用具有较高刚度及计算精度的4面体10节点单元,这样将该零件划分为26475个节点,13068个单元,如图4所示。图4 前桥壳的有限元模型

4.解算结果UG的CAE模块提供较完全的后处理方式。在解算完成后,在Scenario导航器中,可以看见在Results下激活了各种解算结果,如图5所示,选择不同的选项,在屏幕中将出现不同的结果。图5 解算结果

该驱动前桥壳的本体材料是QT400⑴5,从材料手册中查出其弹性模量E=0.15MPa没有拆迁协议怎么办,泊松比μ=0.25,材料密度为7109。计算前桥壳的垂直静曲折刚度和静强度的方法是将前桥两端固定,在搭子座处施加载荷,将前桥壳两端车轮中心线处全部束缚,然后在搭子座处施加规定载荷。在有限元模型中,先驱动桥壳在1.5倍满载工况下,激活Results中的第1项,Displacement位移云图便在屏幕上出现;激活第3项Stress即显示为应力云图,如图6所示。结果表明拆迁补偿如何确定,最大位移为1.352E-003m。在不考虑由于束缚影响酿成的局部过大应力的情况下,应力较大值散布在中央传动两侧壳体的搭子座处,约为55.2MPa,远小于材料的许用应力300MPa~350MPa。所以,该前桥壳是符合结构强度要求的。图6 满载荷条件下的应力云图

3、结束语本文利用UG软件建立拖拉机零部件、结构或系统的有限元计算模型,在UG的CAE模块中进行仿真分析和计算,可以降落设计开发本钱,减少实验次数,缩短设计开发周期,提高产品质量,使得拖拉机性能在外形美观、舒适性和操纵稳定性方面得到改进和提高,具有1定的意义。(end)资讯分类行业动态帮助文档展会专题报道5金人物商家文章