自卸車防開焊底板結構設計

摘 要：結合自卸車底板出現的開焊問題，使用三維軟件對底板進行有限元受力變形分析，論證兩種底板結構的差異，比較得出貨廂在正常載重范圍內，哪種底板結構綜合性能更好，最終通過改變受力變形部位的結構，達到改

善自卸車底板開焊的目的。關鍵詞：自卸車；底板；橫梁；有限元分析；變形

1 前言

自卸車在作業時，車廂要承受很大的沖擊和振動載荷，底板作為承載基體，所受影響最大，因此底板開焊也成為自卸車售后的常見問題之一。經過分析統計，會發現開焊部分大多位于底板橫梁與縱梁交匯的平焊焊道處。

2 傳統底板結構

目前市場上用的最多的底板結構是由四道 U型截面的縱梁和數道 U型截面的橫梁相組合的結構，其中橫梁與縱梁的連接面由三條焊道相連，焊道的形式為兩條角焊道和一條平焊道。通過分析底板開焊部位，焊道與橫梁相連接處的平焊道是開焊最多的部位，如圖 1、圖 2。

3 防開焊底板結構

為了減少底板發生開焊問題，本論文將對一種無平焊道的截面橫梁即 C型截面橫梁與傳統截面橫梁進行分析，以下將從截面幾何性質、受力變形分析和材料成本三方面進行對比分析。

3.1 截面幾何性質分析

根據受力分析，底板橫梁在有載重時發生的是彎曲變形，而截面慣性矩是衡量截面抗彎能力的一個幾何參數。以下將對兩種橫梁的截面慣性矩進行計算。

目前市場上的底板橫梁尺寸規格很多，本文以腹面寬 150mm，折彎腿高 75mm的橫梁結構作為受力分析模型，新型截面橫梁為直徑 150mm的半圓形截面橫梁，兩種結構在整體高度上是相同的，在計算時都以橫梁與底板的接觸截面的中心為原點進行慣性矩計

根據平行移軸公式 I1=I+a2A=πd4/64/2+a2A=1.41156*10-5mm4 I1=I+a2A=πd4/64/2+a2A=1.093*10-5mm4 Ic=I1-I2=3.18*10-6mm4由以上計算結果可得出 Ic>Iu，即 C型截

面抗彎曲變形的能力比較好。

3.2 有限元受力分析

使用 proe三維軟件對兩種截面的橫梁進行建模，并對三維模型進行有限元受力分析。首先對兩種結構進行簡化，即針對單一橫梁進行分析。對兩個結構分別施加相同的位移約束和相同的載荷，受力分析結果如下圖 5、圖 6。

通過以上兩種最大變形數值可得出 U>C，即 C型截面的橫梁抗變形能力比較好。

3.3 兩種橫梁截面成本分析

從材料、焊絲和工時三個方面經行對比。

3.3.1 材料成本分析

以板厚 6mm為例，傳統橫梁的單位截面材料面積是 1681.646mm2m ，新型橫梁的單位截面材料面積是 1357.168 mm2，所以在材料上新型截面橫梁將節省 19%。

3.3.2 焊絲和工時

以板厚為 6mm為例，利用 CAD軟件進行外圍周長計算。傳統 U型截面的外圍周長是 289.6mm，新型 C型截面的外圍周長是 235.6mm，所以在焊絲和工時上新型截面橫梁將節省 19%。

4 結論

綜合以上分析，C型截面橫梁受力變形量小，綜合幾何性能好，不僅降低了開焊的概率。而且在板材成本、焊絲成本、焊接工時上均有明顯降低。因此 C型截面橫梁的底板結構有一定的推廣意義。

參考文獻：

[1]鐘日銘 .proe從入門到精通 .北京：機械工業出版社，2010.

[2]板料折彎機用下折彎模 .北京：中國標準出版社 .2013.