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叉车转向桥有限元软件的开发与应用

时间:2017-11-15 16:05:00 来源:本网

  叉车是应用十分广泛的流动式装卸搬运机械,它结构复杂,工作环境恶劣,常常是不停歇地三班工作,前进,倒退,转向,升降极为频繁。转向节更是其中的关键部件。在转向、行驶时受多种载荷的作用。转向桥强度及变形大小直接影响到整车的使用寿命,也反映了整车的技术水平。在研宄过程中采用计算机辅助分析和设计技术,在产品设计和开发前使用程序对转向桥内部各点应力及应变进行分析,能有效地提供可靠的改进意见。

  1模块开发1.1转向桥有限元计算模型的建立1.1.1计算模型的确立根据厂家提供的转向桥零件图,确立转向桥计算模型。由于转向节两端与转向节相连接,结构上基本对称,所以采用整体的1/2作为有限元计算模型,局部在不影响计算精度的前提下略做简化,其模型见。

  1.1.2转向桥载荷处理转向轮内不装制动器,因此可忽略车轮受的切向力,只考虑垂直力和因侧滑引起的横向力,转向桥可按以下两种工况选取计算载荷。

  1.1.2.1最大垂直力Fzmax工况空车运行通过不平路面时引起的动载荷使垂直反力达到最大值。其值与道路不平度、轮胎弹性及行驶速度有关,表达式为::Zmax中8*动载系数;可取S为2.5;G2*空载时转向桥的静载荷1.1.2.2最大侧向力Fvmax工况叉车空载转向行驶,在离心力的作用下,车轮处于临界侧滑状态,这时侧向力达最大值为:max=97* 1.1.3转向桥的约束处理约束处理采用三个转动方向全部约束,对称中心线约束左右方向和前后方向,上下方向约束一点。

  1.2前处理在1/2的转向桥示意图上划分网络。有限元前处理三维网络划分的基本思想是物体离散化,采用20节点和15节点等单元填充转向桥,部分曲面采用空间插值函数进行拟合,节点编号满足带宽最小原则,使计算时间最短。为使计算结果精确可靠,1/2的转向桥共离散为1524个单元,2666个节点,网络划分从上到下进行,共16层。每层采用一定的计算模式,编制前处理程序使网络划分自动进行,网格图见。

  1.3有限元分析计算网络自行划分后利用己经经过考核并且在国内广泛应用的FEM3软件包对转向桥进行分析计算。

  1.4后处理有限元计算后产生大量数据,而在对具体构件进行分析中,要求计算结果直观、醒目、容易判断。后处理技术就是通过一定的方法,绘成应力图,变形图等,使计算结果可视化。

  1.5分析程序本系统主要有前处理、有限元分析计算、后处理三部分所组成,所编程序主要对前后处理两部分编制程序,并利用国内己广泛应用的有限元分析计算软件,组成一个整体从而实现网络自动划分,有限元分析计算及计算结果可视化。

  程序框图见。

  2计算实例现简述按开发的有限元分析软件分析某转向桥。转向桥壳模型示意图见。其主要几何参数见表1.转向桥载荷空载时为2.7t,加载形式见约束形式同前述。计算模型三维网络见。有限元计算结果见表2.最大变形点及附近点变形见表3.有限元计算结果变形图见。有限元应力曲线图见。

  表1转向桥几何参数/mm长度因子L宽度因子B厚度因子H圆弧因子R表2最大应力单元附近各单元上所受的应力/MPa单元号第一应力<1第二应力<2第三应力3第四应力4 40浙江万里学院学报2002年3月表3最大变形点及附近点变形节点号最大绝对位移/mm经计算,能得到该转向桥所有的节点应力,应力最大的点在转向桥壳厚度方向最薄处,其值为121.27MPa较大点应力值分别为114MPa、106MPa.最大绝对位移值为1.58mm,位移较大值为1.26mm、1.50mm.如所示。

  3结论叉车转向桥有限元分析系统用于叉车总体设计时,是对转向桥设计方案进行预测评估。应用计算机技术编制有限元分析程序,可在产品设计与开发前使用程序对相应零部件进行分析计算,预先发现可能的破坏形式,提供可靠的改进意见,并进一步对改进后的部件进行分析,提出多方案对比数据供设计和改进产品之用。

  经设计研宄及工业应用,表明该系统是可行的。

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