混凝土搅拌运输车副车架结构模态分析.pdf

2 0 1 5年 3月 第4 4卷 第 3期 机械设计与制造工程 Ma c h i n e De s i g n a n d Ma n u f a c t u r i n g E n g i n e e r i n g Ma l “ ． 2Ol 5 Vo 1 ． 4 4 No． 3 D O I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 2 0 9 5 5 0 9 X． 2 0 1 5 ． 0 3 ． 0 0 3 混凝土搅拌运输车副车架结构模态分析 李金伟 ， 朱龙龙 ， 付祥云 ， 刘大维 1 ． 青岛大学 机电工程学院， 山东 青岛2 6 6 0 7 1 2 ． 南车青岛四方机车车辆股份有限公 司， 山东 青岛2 6 6 1 1 1 3 ． 中国重汽集团青岛重工有限公司， 山东 青岛2 6 6 0 3 1 摘要 车架结构模态是影响车辆结构动态特性的主要 因素， 采 用有限元方法是获得车架结构模态 的简便有效的方法。应用 H y p e r Me s h有限元分析软件计算某后卸料混凝土搅拌运输车副车架结 构模 态， 同时进行车架结构模态实验， 验证有 限元模 态计算结果 的正确性 。结果表 明， 有限元模 态计算得到的副车架前 8阶模 态频率与 实验 测得 的副车架前 8阶模 态频 率最大相对误 差为 8 ． 6 6 ％， 所建立的后卸料混凝土搅拌运输车副车架结构有限元模型， 可为今后副车架结构动 态特 性的改进提供有效的分析模型。 关键词 混凝土搅拌车； 副车架； 有限元； 模态试验； 模态参数 中图分类号 U 4 6 3 ． 3 2 4 文献标识码 A 文章编号 2 0 9 5 5 0 9 X 2 0 1 5 0 3 0 0 1 2 0 4 后卸料混凝土搅拌运输车主要包括汽车底 盘 和混凝土搅拌专用装置等部件 。其 中副车架是 连 接汽车底盘和混凝 土专用装置的关键部件。混凝 土搅拌运输车正常使用过程 中， 副车架不仅起着支 撑搅拌筒的作用 ， 还要承受各个传动部件产生的振 动载荷 ， 而且因路面不平整而产生的随机动载荷也 会对副车架的性能有一定的影 响。为了避免副车 架结构在各种振动源的激励下引起共振 ， 造成结构 破坏 ， 需要研究副车架结构的固有频率特性 ， 以降 低副车架在正常使用过程中所存在的安全隐患。 通过模态分析可以获得结构的振型、 固有频率 等模态参数 。在汽车车架或车身动态性能研究中， 大多采用有限元模态分析或试验模 态分析方法来 辨识汽车的结构动态性能 。本文将这两种方 法结合使用 ， 对后卸料混凝土搅拌运输车副车架结 构的模态属性进行深入研究 ， 为副车架的改进设计 提供依据。 1 副车架结构模态有限元分析 1 ． 1 副车架结构的有限元模型建立 后卸料混凝 土搅 拌运输 车 副车架 实 际结构 图1 ， 主要 包括2 根主纵 梁和4 根 横梁 ， 横梁 与 纵梁焊接连接 ， 前台、 后台和拉筋与副车架纵梁焊 接连接 ， 人字梯与后 台焊接连接 ， 主车架与副车架 的连接方式为 U型螺栓连接。 图 1 混凝土搅拌运输 车副车架 采用 P r o ／ E三维软件建立副车架实体模型 ， 将 各个零部件 以 I G E S格式保存 ， 最后将实体模 型导 入有限元分 析软件 H y p e r M e s h进行 网格划分。经 过前处理 之后的副车架 有限元模型如 图2 所示 ， 图2副车架有 限元模 态分析模型 收稿 日期 2 0 1 5一 O l 一2 7 基金项 目 山东省科技厅资助项 目 2 0 1 1 Y D 0 3 1 0 6 作者简介 李金伟 1 9 8 8 一 ， 男 ， 山东 日照人 ， 青 岛大学硕士研究生 ， 主要研究方 向为车辆动态模 拟仿真技术 。 1 2 2 0 1 5年第 3期 李金伟 混凝土搅拌运输车副车架结构模态分析 表 1 副车 架试 验与有限元计算模态分析结果对 比 3 结束语 本文应用 H y p e r Me s h有 限元软件准确地建立 了某后卸料混凝土搅拌运输 车副车架 的有限元 模 态分析模型。通过实际测量 的方法测得 了副车架 在 自由状态下 的模态参数。通过对 比试验结果 和 计算结果 ， 发现两者高度相似 ， 验证 了所采用的有 限元建模方法 的可行性。所建立的后卸料混凝土 搅拌运输车副车架结构有限元模型 ， 可为今后副车 架结构动态特性的改进提供有效的计算分析依据。 参考文献 [ 1 ] 李顶根 ， 何保华． 某重型载重车辆振动分析和控制 [ J ] ． 振动． 测试与诊断 ， 2 0 0 8 ， 2 8 2 1 7 21 7 4 ． [ 2 ] 刘大维 ， 严 天一 ， 董振 国， 等 ． 自卸汽车 车架模态试验 与分析 [ J ] ． 河南科技大学学报 自然科 学版 ， 2 0 0 7 ， 2 7 4 3 03 2 ． [ 3 ] 周长路 ， 范子杰 ， 陈宗渝 ， 等． 微 型客车 白车身模 态分析 [ J ] ． 汽车工程 ， 2 0 0 4， 2 6 1 7 8 8 0 ． [ 4 ] 劝龙哲 ， 佟 金 ， 曾百功 ， 等． 玉米根茬收 货系统 的有 限元模态 分析与试验 [ J ] ． 农业工程学报 ， 2 0 1 1 ， 2 7 1 1 1 5 2 0 ． [ 5 ] 刘大维 ， 刘伟 ， 孙海霞 ， 等． 公矿 自卸汽 车车架模态有 限元 及 试验分析[ J ] ． 矿冶， 2 0 0 7 ， 1 6 4 6 6 6 8 ． [ 6 ] 关丽坤 ，张凯． 混凝土搅拌车车架 的静 动态特性分 析与改进 [ J ] ． 建筑机械 ， 2 0 1 0 4 7 4 7 8 ． [ 7 ] 孙海霞， 刘大维， 陈焕明， 等． 前卸料混凝土搅拌运输车车架 结构模态分析 [ J ] ． 青 岛大学学 报 工程技 术版， 2 0 0 9 ， 2 4 2 6 2 6 6 ． M o da l s t r u c t u r a l a n a l y s i s o n t h e f r a me o f mi x e r t r u c k L I J i n we i 。 ， Z HU L o n g l o n g ， F U Xi a n g y u n ， L I U D a we i 1 ． Q i n g d a o U n i v e r s i t y ， S h a n d o n g Q i n g d a o ， 2 6 6 0 7 1 ， C h i n a 2 ．Q i n g d a o S i f a n g C o ， L t d ．o f C h i n a S o u t h e r n R a i l w a y G r o u p ， S h a n d o n g Q i n g d a o ， 2 6 6 1 1 1 ，C h i n a 3 ． S i n o t r u k Q i n g d a o He a v y I n d u s t r y C o ， L t d ． ， S h a n d o n g Q i n g d a o ， 2 6 6 0 3 1 ， C h i n a Abs t r a c t Th e s t r u c t ur e mo d e o f f r a me i s t he ma i n f a c t o r i n flu e nc e o f t he d y n a mi c c ha r a c t e ris t i c s f o r t he v e h i c l e s t r u c t u r e ． Th e mo d e o f t h e f r a me s t ruc t u r e c a n b e e a s i l y o b t a i n e d b y t he mo da l FEA．The a r t i c l e a n a l y z e s t h e mo d a l F EA f o r t h e s u b fla me o f a f r o n t di s c h a r g e mi x e r t ruc k i n Hy p e r Me s h s o f t wa r e ．I n o r d e r t o p r o v e t h e v a l i d i t y o f t h e f i n i t e e l e me n t mo d a l ，i t e s t a b l i s h e s t h e mo d a l a n a l y s i s t e s t i n g s y s t e m．T h e ma x i mu m r e l a t i v e l y e r r o r b e t we e n s i mu l a t i o n r e s u l t s a n d t h e r e s u l t s o b t a i n e d f r o m e x p e ri me n t a l mo d a l a n a l y s i s i s 8 ． 6 6 ％ ．T h e a n a l y s i s r e - s u h l c a n b e u s e d for i mp r o v e me n t a n d d e v e l o p me n t o f t h e s u bfla me i n t h e f u t u r e ． Ke y wo r d s mi x e r t r u c k；s u bfla me；FEA；mo d a l t e s t ；mo d a l p a r a me t e r s 1 5