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          叉車轉向橋有限元軟件的開發與應用

          時間:2017-11-15 16:05:00 來源:本網

            叉車是應用十分廣泛的流動式裝卸搬運機械,它結構復雜,工作環境惡劣,常常是不停歇地三班工作,前進,倒退,轉向,升降極為頻繁。轉向節更是其中的關鍵部件。在轉向、行駛時受多種載荷的作用。轉向橋強度及變形大小直接影響到整車的使用壽命,也反映了整車的技術水平。在研宄過程中采用計算機輔助分析和設計技術,在產品設計和開發前使用程序對轉向橋內部各點應力及應變進行分析,能有效地提供可靠的改進意見。

            1模塊開發1.1轉向橋有限元計算模型的建立1.1.1計算模型的確立根據廠家提供的轉向橋零件圖,確立轉向橋計算模型。由于轉向節兩端與轉向節相連接,結構上基本對稱,所以采用整體的1/2作為有限元計算模型,局部在不影響計算精度的前提下略做簡化,其模型見。

            1.1.2轉向橋載荷處理轉向輪內不裝制動器,因此可忽略車輪受的切向力,只考慮垂直力和因側滑引起的橫向力,轉向橋可按以下兩種工況選取計算載荷。

            1.1.2.1大垂直力Fzmax工況空車運行通過不平路面時引起的動載荷使垂直反力達到大值。其值與道路不平度、輪胎彈性及行駛速度有關,表達式為::Zmax中8*動載系數;可取S為2.5;G2*空載時轉向橋的靜載荷1.1.2.2大側向力Fvmax工況叉車空載轉向行駛,在離心力的作用下,車輪處于臨界側滑狀態,這時側向力達大值為:max=97* 1.1.3轉向橋的約束處理約束處理采用三個轉動方向全部約束,對稱中心線約束左右方向和前后方向,上下方向約束一點。

            1.2前處理在1/2的轉向橋示意圖上劃分網絡。有限元前處理三維網絡劃分的基本思想是物體離散化,采用20節點和15節點等單元填充轉向橋,部分曲面采用空間插值函數進行擬合,節點編號滿足帶寬小原則,使計算時間短。為使計算結果可靠,1/2的轉向橋共離散為1524個單元,2666個節點,網絡劃分從上到下進行,共16層。每層采用一定的計算模式,編制前處理程序使網絡劃分自動進行,網格圖見。

            1.3有限元分析計算網絡自行劃分后利用己經經過考核并且在國內廣泛應用的FEM3軟件包對轉向橋進行分析計算。

            1.4后處理有限元計算后產生大量數據,而在對具體構件進行分析中,要求計算結果直觀、醒目、容易判斷。后處理技術就是通過一定的方法,繪成應力圖,變形圖等,使計算結果可視化。

            1.5分析程序本系統主要有前處理、有限元分析計算、后處理三部分所組成,所編程序主要對前后處理兩部分編制程序,并利用國內己廣泛應用的有限元分析計算軟件,組成一個整體從而實現網絡自動劃分,有限元分析計算及計算結果可視化。

            程序框圖見。

            2計算實例現簡述按開發的有限元分析軟件分析某轉向橋。轉向橋殼模型示意圖見。其主要幾何參數見表1.轉向橋載荷空載時為2.7t,加載形式見約束形式同前述。計算模型三維網絡見。有限元計算結果見表2.大變形點及附近點變形見表3.有限元計算結果變形圖見。有限元應力曲線圖見。

            表1轉向橋幾何參數/mm長度因子L寬度因子B厚度因子H圓弧因子R表2大應力單元附近各單元上所受的應力/MPa單元號應力<1第二應力<2第三應力3第四應力4 40浙江萬里學院學報2002年3月表3大變形點及附近點變形節點號大位移/mm經計算,能得到該轉向橋所有的節點應力,應力大的點在轉向橋殼厚度方向薄處,其值為121.27MPa較大點應力值分別為114MPa、106MPa.大位移值為1.58mm,位移較大值為1.26mm、1.50mm.如所示。

            3結論叉車轉向橋有限元分析系統用于叉車總體設計時,是對轉向橋設計方案進行預測評估。應用計算機技術編制有限元分析程序,可在產品設計與開發前使用程序對相應零部件進行分析計算,預先發現可能的破壞形式,提供可靠的改進意見,并進一步對改進后的部件進行分析,提出多方案對比數據供設計和改進產品之用。

            經設計研宄及工業應用,表明該系統是可行的。

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