重型卡車底盘平衡悬架U型螺栓的布置形式分析.docVIP

浅析重型卡车底盘平衡悬架骑马螺栓的布置 汤玉平 李细平 江照亮 （三一重工股份有限公司 邮编 410010） 摘要：当前重型卡车底盘平衡悬架板簧连接骑马螺栓连接存在两种形式：竖直布置与内八斜拉布置，本文对这两种布置形式进行深入探讨，分析其对平衡悬架系统的性能的影响。并通过CAE分析两种形式的受力及变形情况。最后得出结论，内八字斜拉布置的骑马螺栓。从受力的情况看大大优于骑马螺栓竖直布置结构，而且骑马螺栓内八字斜拉布置对板簧的作用长度也有很大的影响。此文为更深入的研究提供了可靠的依据。 关键词：重型卡车 底盘 平衡悬架 骑马螺栓 1、分析背景 当前重型卡车大多采用多桥底盘。三桥以上的底盘基本都采用双联驱动后桥。双联后桥与钢板弹簧相连，车架与平衡悬架安装在一起。钢板弹簧与平衡悬架通过骑马螺栓连接在一起。骑马螺栓在底盘结构中扮演着至关重要的角色。同时骑马螺栓受力也很大。所以骑马螺栓合理的布置，可以大大减少其受力情况。同时也大大提高了平衡悬架系统的性能。如下图所示： 图1骑马螺栓竖直布置形式 图2骑马螺栓内八字斜拉布置形式 图3 两个骑马螺栓之间的距离有一段无效作用区域，无效作用长度系数一般取0.5。其1/2的距离为钢板弹簧的非作用区。从图3中可以明显看到内八字斜拉布置形式两骑马螺栓之间的距离远小于竖直布置的两骑马螺栓之间的距离，斜拉骑马螺栓布置形式比骑马螺栓竖直布置形式的钢板弹簧的非作用区域小，也就是钢板弹簧的作用长度就长。当车辆在恶劣路况行驶时，车辆不断颠簸，钢板弹簧可以大大吸收振动，减少骑马螺栓的受到冲击。 下面用CAE软件对骑马螺栓各不同布置形式的受力情况进行分析。分析软体：前处理： HyperMesh ；计算： Abaqus Standard；后处理： HyperView 2、建立有限元分析模型 图4 骑马螺栓竖直布置三维模型 图5 骑马螺栓内八字斜拉布置三维模型 表1描述如右图所示中心点在不同承载时的特性曲线 3、边界条件的施加 图6 图7 4、 CAE分析结果输出 4.1、 螺栓竖直固定时板簧在有无承重时应力比较（1/4模型） 图8 有预紧力，无承重时底盘平衡悬架板簧连接U型螺栓应力分布图，最大应力为495 Mpa；螺栓材质为42CrMo，此材料的屈服应力为930MPa。 图9 有预紧力，承重时底盘平衡悬架板簧连接U型螺栓应力分布图，最大应力为945Mpa；螺栓材质为42CrMo，此材料的屈服应力为930MPa。 4.2、 螺栓内八字固定时有无承重时应力比较（1/4模型） 图10 有预紧力，无承重时底盘平衡悬架板簧连接U型螺栓应力分布图，最大应力为520Mpa；螺栓材质为42CrMo，此材料的屈服应力为930MPa。 图11 有预紧力，承重时底盘平衡悬架板簧连接U型螺栓应力分布图，最大应力为690Mpa；螺栓材质为42CrMo，此材料的屈服应力为930MPa。 4.3 CAE分析结论对比 U型螺栓竖直固定 U型螺栓内八字固定 有预紧力，无承重状态 Max495 MPa Max520 MPa 有预紧力，有承重状态254kN 有三个高应力区 高应力区1：转弯处 Max930 MPa 高应力区2：变截面处 Max730 MPa 高应力区3：螺纹处 Max850 MPa 螺栓的强度等级为10.9.许用应力应为950 MPa.因此螺栓如果断裂应发生在应力区1和3处，且不是强度不够。很可能是螺栓的强度未能达到0.9等级 Max690 MPa 表2 U型螺栓应力比较 在相同加载情况下，U型螺栓内八字固定方式应力比U型螺栓竖直固定方式应力少。 U型螺栓内八字固定方式抗拉压强，承重能力有优势。