Inventor的平板拖车车架应力分析

李润，邓龙

（兰州石化职业技术学院 机械工程系，甘肃 兰州 730060）

0 引言

平板拖车广泛应用在车站、港口、机场、大型工厂等场所，由牵引车、叉车等牵引。平板拖车的车体承载了货物的全部重量，而且还承受着行驶中路面产生的冲击载荷，车体的强度、刚度和动态特性一定程度上决定了平板拖车的设计品质。本文以某型5 t平板拖车的车架为例，应用Inventor内嵌的有限元分析模块Simulation，对拖车车架进行参数化造型及静力分析，得出该车在工况载荷作用下的应力和变形散布规律，为拖车的优化设计，从保证安全，降本增效的角度提供了参考依据[1，2]。

1 创建车架模型

该型5 t平板拖车的车架为框架式结构，由两根槽钢形主梁、两根角钢侧梁和若干横梁组焊而成，槽钢梁和角钢梁的材料为Q235，容许应力[a]=23 MPa,车体长2500 mm，宽 1800 mm，离地高度30 mm。为了缩减平板拖车的计算模型，建模中简化或略去不关注的倒角、圆孔的部分结构件等，其结构如图1所示。

图1 平板拖车车架模型

2 创建分析

在Inventor功能区上，单击“环境”选项卡，在管理面板上单击“创建分析”命令。进行必要的设置后单击“确定”，以接受该分析的默认设置。这时模型将自动转换为理想化的节点和梁，且将创建分析，并显示重力符号，如图2所示。

图2 创建分析

3 添加材料

在浏览器中展开梁文件夹，为其添加Q235材料，设置其弹性模量为206 GPa，泊松比为0.26，屈服强度为235 MPa及极限拉伸强度为375 MPa，更改重力方向为Z向，单击“确定”，关闭其对话框，如图3所示。

图3 添加材料及改变重力方向

4 定义边界条件

在约束面板中，选择孔销连接，弹出“销孔连接”对话框，选择孔销连接对话框中的“绝对”选项，将坐标系设置为绝对坐标，在其对话框中，将偏移设为170mm，以定义梁的起始端，同样的方法为该梁插入第二个孔销连接，将偏移设为2330mm，单击“确定”，完成梁边界约束定义。同理，设置平板拖车的另一侧孔销连接，结果如图4所示[3，4]。

图4 定义边界条件

5 添加载荷

在载荷面板上选择“力”对话框，选择中间梁作为载荷受力梁。设置载荷大小为50000N，指定受力作用平面的旋转角度为0度，输入偏移值为0.5，将力加载到选定梁的中间位置，如图5所示[5]。

6 运行分析

图5 添加载荷

在求解面板中单击“分析”。检查位移的最小值和最大值，可以发现位移的最大值集中在梁的中间位置，而最小值则在车轮附近，如图6（a）所示。为使变形效果更佳，通过缩放模型的变形选项，将放大倍数调整×5后效果如图6（b）所示。

图6 运行分析

从图6可以看出，当载荷为50000 N时，拖车的最大弯曲距离为0.8308 mm.该车的设计离地间隙为30 mm，这样实际离地间隙为29.1692 mm。因此路面通过性能很好，能满足承运5 t设备的需要[6，7]。

7 结论

通过利用Inventor对平板拖车车架建立了分析模型，使平板车的优化设计成果更加形象直观，能够在设计阶段对车体进行载荷分析，使传统设计中难以进行手工精确计算的应力分析变得简单有效，其强大的实时更新功能又保证了设备设计中大量重复性的修改工作，提高了设计效率和质量。分析证明在50000 N的重力作用下，车架弯曲工况的最大位移为0.8308 mm，该车的设计离地间隙为30 mm，实际离地间隙为29.1692 mm，因此路面通过性能很好，强度符合要求。