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客车转向机支架的有限元分析
杨小见,宁忠翼,李春东
东风汽车有限公司东风商用车技术中心,武汉
摘要:为了达到客车转向系统减重的目的,对转向机支架进行改进设计。利用软件对改进后的转向机支
架进行有限元分析,验证其强度和刚度是否满足要求。并依据分析结果再次优化设计转向机支架。
关键词:客车转向机支架;轻量化;软件;有限元分析;优化设计
中图分类号:. 文献标志码: 文章编号:———

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的要求,对转向机支架改进设计,如图所示。
转向系统性能对转向机支架设计的要求原转向机支架重, 经改进后重量只有
.,达到了减重的目的。但是改进后的转向机
设计转向机支架时,要考虑支架的强度、刚度和支架结构与原支架完全不一样,有很大的变化,其
加工制造铸造艺性。另外在设计其结构的时候强度和刚度是否满足要求无从得知,因此还需要对
还要考虑转向机的安装工艺性和维修方便性,使转改进后的转向机支架进行有限元分析。
向机及安装螺栓有拧紧空间及便于拆卸由于转向
机支架的强度与刚度会影响到整个转向系统的性
能,转向机支架的强度与刚度不足,会引起前轮摆
振、前轮转向反映迟钝、方向盘自由间隙大等后果,
因此在转向机支架设计后需要利用软
件进行有限元分析,验证改进后的转向机强度与刚
度是否满足要求。
图转向机支架改进前
改进设计原转向机支架
东风某客车的转向机支架改进前设计如图所
示。其结构比较简单、稳固,但是重量比较大,需要对
其进行轻量化改进设计,以达到客车转向系统减重
的目的。考虑到转向系统的性能对转向机支架设计
收稿日期:—
作者简介:杨小一,男,湖北襄阳人,助理工程师,学士,主要
图转向机支架改进后
从事客车前桥、转向系统的设计研究。
· ·
客车转向机支架的有限元分析/杨小见,宁忠翼,李春东没计一研究
验证改进后的转向机支架强度
转向机支架的材料特征如表所示。
表转向机支架的材料特征
材料材料厚度屈服极限弹性模量泊松比密度

—加强筋. ./

利用有限元分析验证改进后的转向机支架是否图转向机支架所受载荷和工况图
满足要求,打开软件导入改进后的转向.. 载荷的确定
机支架模型见图,并建立材料特征。转向机支架主要承受来自转向机的力和力
矩,而整个转向机可以看成一个刚体,在有限元分
析的模型中可以将整个转向机采用刚体单
元进行模拟。首先分别将转向机安装面上的四个
螺栓孔与转向机输出轴上点进行刚性元连接,
然后将转向机输出轴上口点与转向机输出轴上
点进行刚性元连接,转向机输出轴上与转向垂
臂上与拉杆连接的受力点进行刚性元连接。在
点施加一定的力就可以模拟转向机支架的受力
情况了。
图划分好的转向机支架网格图该客车转向垂臂点的受力计算如下:
. 网格划分由于客车在原地转向时,轮胎的阻力矩远大于
首先确定网格划分思路:顶面、柱面、底面、筋分其他状态所受的力矩,故采用原地转向推算的垂臂
别划分。为了更准确地对其结构进行模拟,主要采受力情况。原地转向时,轮