搜索
XZ3750G矿用自卸车车架模态分析报告徐州徐工特种汽车有限公司2013年08月12日XZ3750G车架模态分析报告1/7目录1、分析背景.........................................................22、有限元模型建立...................................................23、模态分析.........................................................34、动态性能评价.....................................................55、结论.............................................................7资料来源编制校对标准化提出部门审定矿用车研发部批准标记处数更改文件号签字日期职责签字日期XZ3750G车架模态分析报告2/7一、分析背景汽车车架是发动机、底盘、车身及其他总成的安装基础和关键承载部件。汽车实际行驶时，车架受动载荷作用产生振动，会加速某些汽车构件的破坏，增加环境噪声，另一方面还会加速驾驶员的疲劳。模态是构成各种工程结构复杂振动的最基本振动形态。通过模态分析可以得到结构的固有频率和主要振型，为振动系统动态设计及故障诊断提供依据。XZ3750G矿用车工作环境恶劣，很容易使车架产生强烈的振动引起较高的动应力，造成强度破坏或产生不允许的大变形，因此有必要对车架做模态分析，求其低阶固有频率和振型，为车架的设计提供参考依据。XZ3750G车架几何模型如下图所示：图1、XZ3750G刚性车架几何模型二、有限元模型建立车架材质以Q550D为主，弹性模量E=2.1E5MPa，泊松比ｕ=0.3，密度为7.9E-9T/mm3。将由Catia中建立的车架几何模型导入Hypermesh中的ABAQUS模块，几何简化，抽取中面，以25mm为单元长度划分网格，网格以四边形单元（S4R单元）为主，三角形单元（S3）为辅，共计生成节点51454个，单元51892个。建立XZ3750G车架模态分析报告3/7的有限元模型如下图所示：图2、XZ3750G车架有限元网格图三、模态分析将由HyperMesh中建立的inp文件导入至ABAQUS中，用lanczos方法求车架自由模态。得到其前六阶频率如下：阶数123456频率（Hz）14.8824.2726.4828.4930.7849.77表1、XZ3750G车架前六阶频率车架前六阶振型图如下示：第一阶振型：前端局部横向弯曲XZ3750G车架模态分析报告4/7第二阶振型：前端局部扭转第三阶振型：整体竖向弯曲第四阶振型：整体横向弯曲XZ3750G车架模态分析报告5/7第五阶振型：前端局部横向弯曲第六阶振型：整体扭转四、动态性能评价汽车车架在工作过程中应满足某些性能才可使整车保持良好的乘坐舒适性，这些要求主要有：车架的低阶固有频率应避开路面激励、发动机怠速和经常工作的频率范围，以避免产生整体共振；车架的低阶振型应尽量光滑，无突变产生。为了分析所设计车架的动态性能，结合该款矿用自卸车车架的低阶频率、振型、工作环境及发动机工作情况，评价其振动特性。XZ3750G车架模态分析报告6/74.1路面激励对车架动态性能的影响查询相关文献，路面激励频率可简单由下式计算：f=vλ公式中，f为路面激励频率，v为车辆行驶速度，λ为路面不平度波长。我国不同路面的不平度波长的实测结果如下示：路面未铺装路面碎石路搓板路平坦公路道路不平度波长/m0.77～2.50.32～6.30.74～5.61～6.3表2、不同路面的不平度波长表XZ3750G型矿用自卸车为非公路作业车辆，常用车速约25～30km/h，路面不平度波长取未铺装路面值，即0.77～2.5m，得出矿用车的路面激励频率为2.78～10.82HZ。而车架的一阶频率为14.88HZ，从而此款车架避开了其工作路面激励频率。4.2发动机激励对车架动态性能的影响发动机激励包括怠速时的频率和正常运转时频率。其频率计算由下式确定：f=2nz60τ其中，n为发动机转速，z为发动机缸数，τ为发动机冲程数。参照XZ3750G型矿用车选用的YC6MK400L-T20发动机参数，取z=6,τ=4，怠速时转速n1=650～700r/min，代入上式得发动机怠速频率f1=32.5～35HZ。由表1知，车架的第5阶频率为30.78HZ，避开了发动机的怠速频率。发动机正常运转时，其转速n2=1300r/min，代入发动机频率计算公式，得到发动机正常工作频率f2=65HZ。由上表知，车架的前六阶频率最高为49.77HZ，低于发动机正常运转时65HZ的频率。而车架的振动特性主要由其低阶频率决定，故高阶频率对其产生的影响微乎其微，可忽略不计。XZ3750G车架模态分析报告7/7因此，该车架的低阶频率避开了发动机怠速频率和正常工作频率，不会产生整体共振。4.3车架低阶振型评价由以上前六阶振型图可知，车架第一、二、五阶为局部振型，表现为车架前端的扭转或弯曲。这是由于此段在较长范围内无横梁支撑所致，从而导致刚度薄弱。但在实际装车过程中，此部位会安装驾驶室及动力总成，特别是发动机的悬置与该段纵梁连接，可限制左右纵梁相对变形，能够有效弥补该部位的刚度不足。其余的三、四、六阶均为整体振型，且振型光滑，无突变位置。因此，由低阶振型图中知，车架不存在明显的刚度薄弱部位。五、结论由以上模态分析及车架动态性能的要求可知，XZ3750G车架能够避开其工作中主要的路面激励和发动机激励，且振型图无突变位置，没有明显的刚度薄弱部位，车架结构较为合理。