商用车车架常用横梁的力学性能研究

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商用车车架常用横梁的力学性能研究

作者：孙国兵

来源：《汽车科技》2013年第04期

摘要：由于缺乏横梁力学性能参数，设计师在车架设计时对横梁的选择比较随意，往往只考虑系统的通过性，而忽视了横梁本身对车架力学性能的影响。本文研究了商用车十四种常用横梁结构的力学性能，为车架优化设计提供了理论依据。

关键词：商用车横梁；力学性能；优化设计

中图分类号：U463.32 文献标志码： A 文章编号：1005-2550（2013）04-0010-05

商用车常用的横梁种类很多，但是由于没有确切的横梁弯曲和扭转性能参数，因此总布置进行车架设计时往往只根据自己的经验以及系统需求进行布置。这就导致很多车架结构设计不合理，车架扭转大的地方布置了扭转刚度较小的横梁，车架不受扭转的地方布置了扭转刚度很大的横梁，这些不合理的布置直接导致横梁开裂及车架振动问题，同时不利于降低车架自重及成本。为了优化车架横梁的布置，需要知道常用横梁结构的弯曲、扭转性能参数，用有限元手段标定各种横梁的性能参数。

目前商用车底盘常用的横梁有十四种，使用有限元分析软件HyperMesh对横梁进行前处理，使用Optistruct求解器标定各种横梁的绝对弯曲刚度和绝对扭转刚度，并将横梁分别安装在某工程车上，替换原来的第二和第三横梁，验证在整车状态下车架刚度的变化，验证横梁的弯扭性能对车架刚度的实际影响。

1 分析对象

本文选用了目前商用车行业最常见的十四种横梁结构进行分析。

各横梁结构见图1。

2 模型处理

本文使用有限元软件HyperMesh10.0对横梁进行网格划分，用QUAD8单元模拟薄板单元，RBE2单元模拟螺栓头，CBAR单元模拟螺栓连接，CGAP单元模拟板层接触。横梁结构一共划分节点44 061个，单元19 847个，本文使用RADIOSS/OptiStruct求解器进行求解。

3 计算工况

1）结构七和结构十一的扭转刚度最大，在替换工程车车架的第二、第三横梁后，车架的扭转刚度仍然是所有结构中最大的，与表2中的计算结果一致；