基于ANSYS的自卸车发动机支架有限元分析

2018-10-21张坤魏东坡尹文荣方玉娟魏代礼刘玉振

汽车实用技术 2018年12期

张坤魏东坡尹文荣方玉娟魏代礼刘玉振

摘要：为了提高矿用自卸车发动机支架的强度和可靠性，缩短技术研发周期，利用Solidworks建立了发动机支架三维模型，并通过Ansys Workbench对支架模型进行有限元结构分析，得出支架在工况下的最大应力和最大变形及其分布，验证了该支架结构的可靠性。

关键词：发动机支架；可靠性；有限元分析

中图分类号：U463.5 文献标志码：A 文章编号：1671-7988（2018）12-13-02

Abstract： In order to improve the strength and reliability of engine support， shorten the cycle of research and development. We established the 3D model of engine support by Solidworks and finite element analysis by Ansys. Through the analysis， we get the maximum stress and deformation of engine support and validated the reliability of the structure.

Keywords： Engine support； Reliability； Finite element analysis

CLC NO.： U463.5 Document Code： A Article ID： 1671-7988（2018）12-13-02

引言

汽车发动机支架的主要作用是将发动机支撑到车架或承载式车身上，并通过安装减震元件吸收发动机和车架之间的振动。矿用自卸车发动机一般采用三点或四点支撑方式安装，并将发动机支架焊接在车架上，但是无论三点支撑还是四点支撑，发动机的后支架都承受了更大的载荷和冲击。而露天矿恶劣的运行环境使得矿用自卸车面临着很大的安全隐患，首当其冲就是汽车在重载和冲击工况下的结构可靠性。本文针对矿用自卸车发动机支架的强度问题，进行了支架的结构改进，并建立三维模型，通过Ansys Workbench进行了有限元分析，验证支架结构的可靠性。

1 建立模型

改进后的发动机支架模型如图1所示，支架底板和支撐板采用12mm厚度的Q345钢板，支撑筋采用10mm厚度的Q345钢板，连接方式为焊接。

2 网格划分

支架底板和支撑板部分采用四面体网格，支撑筋采用六面体网格，网格大小5mm，共划分得144031个节点，86934个单元，网格划分情况如图2所示。

3 有限元分析及结果

由于在装配时采用将发动机支架整体焊接在车架上的连接方式，所以在施加约束时将支架底板完全约束，如图3中B；施加的载荷包括支架本身的重力，如图3中A；发动机分担到单个支架上的重量，考虑到2.5的动荷系数，此载荷取12500N，作用面为减震垫安装面，如图3中C。

支架关键部位的应力分析结果如图4、5所示，最大应力点出现在发动机减震垫安装螺纹孔处，不考虑应力集中影响，最大值在120MPa左右，按Q345钢的屈服极限计算安全因数：

支架变形分析结果如图6所示，最大变形出现在支撑板的前端，最大值在0.2mm左右，减震垫安装面等关键部位的最大变形在0.2mm以下，计算结构刚度：

4 结论

根据ANSYS分析结果可以得出，该发动机支架结构的安全因数在考虑到动载荷因数的情况下可以达到2.2以上；刚度达到6.25×107N/m，满足结构强度和刚度要求。

通过ANSYS软件对结构件进行有限元分析可以在结构设计阶段充分考虑各种影响因素，找出应力和变形敏感区，节省样件试制和试验时间，缩短设计周期和成本。

参考文献