基于ANSYS的自卸車發動機支架有限元分析

張坤 魏東坡 尹文榮 方玉娟 魏代禮 劉玉振

摘 要：為了提高礦用自卸車發動機支架的強度和可靠性，縮短技術研發周期，利用Solidworks建立了發動機支架三維模型，并通過Ansys Workbench對支架模型進行有限元結構分析，得出支架在工況下的最大應力和最大變形及其分布，驗證了該支架結構的可靠性。

關鍵詞：發動機支架；可靠性；有限元分析

中圖分類號：U463.5 文獻標志碼：A 文章編號：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

汽車發動機支架的主要作用是將發動機支撐到車架或承載式車身上，并通過安裝減震元件吸收發動機和車架之間的振動。礦用自卸車發動機一般采用三點或四點支撐方式安裝，并將發動機支架焊接在車架上，但是無論三點支撐還是四點支撐，發動機的后支架都承受了更大的載荷和沖擊。而露天礦惡劣的運行環境使得礦用自卸車面臨著很大的安全隱患，首當其沖就是汽車在重載和沖擊工況下的結構可靠性。本文針對礦用自卸車發動機支架的強度問題，進行了支架的結構改進，并建立三維模型，通過Ansys Workbench進行了有限元分析，驗證支架結構的可靠性。

1 建立模型

改進后的發動機支架模型如圖1所示，支架底板和支撐板采用12mm厚度的Q345鋼板，支撐筋采用10mm厚度的Q345鋼板，連接方式為焊接。

2 網格劃分

支架底板和支撐板部分采用四面體網格，支撐筋采用六面體網格，網格大小5mm，共劃分得144031個節點，86934個單元，網格劃分情況如圖2所示。

3 有限元分析及結果

由于在裝配時采用將發動機支架整體焊接在車架上的連接方式，所以在施加約束時將支架底板完全約束，如圖3中B；施加的載荷包括支架本身的重力，如圖3中A；發動機分擔到單個支架上的重量，考慮到2.5的動荷系數，此載荷取12500N，作用面為減震墊安裝面，如圖3中C。

支架關鍵部位的應力分析結果如圖4、5所示，最大應力點出現在發動機減震墊安裝螺紋孔處，不考慮應力集中影響，最大值在120MPa左右，按Q345鋼的屈服極限計算安全因數：

支架變形分析結果如圖6所示，最大變形出現在支撐板的前端，最大值在0.2mm左右，減震墊安裝面等關鍵部位的最大變形在0.2mm以下，計算結構剛度：

4 結論

根據ANSYS分析結果可以得出，該發動機支架結構的安全因數在考慮到動載荷因數的情況下可以達到2.2以上；剛度達到6.25×107N/m，滿足結構強度和剛度要求。

通過ANSYS軟件對結構件進行有限元分析可以在結構設計階段充分考慮各種影響因素，找出應力和變形敏感區，節省樣件試制和試驗時間，縮短設計周期和成本。

參考文獻

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