履带式车辆主车架有限元分析及优化

包峥嵘，胡林岚

(扬州职业大学，江苏扬州 225009)

主车架作为履带式工作车辆上关键的零部件之一，是整个车辆的基体。履带式工作车辆上绝大多数的零部件(如行走装置、发动机、传动系、操纵机构、工作装置、驾驶室等)都是通过车架来固定其位置。主车架的功用是支承连接车辆的各零部件，并承受来自车内外的各种载荷。主车架的强度和刚度与履带式工作车辆的行驶性能和作业性能密切相关。各阶固有频率和振型是车架的基本特性，在车架上施加周期性外力时，若其频率在车架的固有频率附近，就会激起共振，影响车辆的行驶平顺性和使用寿命，强烈的振动会引起履带式工作车辆上零部件结构破坏［1，2］。

根据结构设计的需要，主车架是一个采用各种型钢焊接而成的形状不规则的焊接件，承受各种形式的载荷，因此用经典的力学方法对其进行强度、刚度分析的难度较大。利用有限元法可以方便地计算出车架的应力和应变分布，并以之作为指导、改进车架设计的依据，使其结构趋于合理。

1 车架有限元计算模型的建立

1.1 主车架几何模型的建立

建立有限元模型和划分网格。首先在保证主车架主要特性、确保网格划分顺利进行的同时对主车架局部简化。由于车架形状复杂，在Ansys内部建模很不方便，用Pro/E软件建立车架的三维实体模型，然后转化为IGES格式后导入到Ansys软件，作为Ansys软件进行有限元分析的几何模型。主车架三维实体图见图1。

图1 主车架实体图