重型卡車底盤平衡懸架U型螺栓的布置形式分析

1、淺析重型卡車底盤平衡懸架騎馬螺栓的布置 湯玉平 李細(xì)平 江照亮（三一重工股份有限公司 郵編 410010） 摘要：當(dāng)前重型卡車底盤平衡懸架板簧連接騎馬螺栓連接存在兩種形式：豎直布置與內(nèi)八斜拉布置，本文對這兩種布置形式進(jìn)行深入探討，分析其對平衡懸架系統(tǒng)的性能的影響。并通過CAE分析兩種形式的受力及變形情況。最后得出結(jié)論，內(nèi)八字斜拉布置的騎馬螺栓。從受力的情況看大大優(yōu)于騎馬螺栓豎直布置結(jié)構(gòu)，而且騎馬螺栓內(nèi)八字斜拉布置對板簧的作用長度也有很大的影響。此文為更深入的研究提供了可靠的依據(jù)。 關(guān)鍵詞：重型卡車 底盤 平衡懸架 騎馬螺栓 1、分析背景當(dāng)前重型卡車大多采用多橋底盤。三橋以上的底盤基本都采用雙聯(lián)

2、驅(qū)動后橋。雙聯(lián)后橋與鋼板彈簧相連，車架與平衡懸架安裝在一起。鋼板彈簧與平衡懸架通過騎馬螺栓連接在一起。騎馬螺栓在底盤結(jié)構(gòu)中扮演著至關(guān)重要的角色。同時騎馬螺栓受力也很大。所以騎馬螺栓合理的布置，可以大大減少其受力情況。同時也大大提高了平衡懸架系統(tǒng)的性能。如下圖所示： 圖1騎馬螺栓豎直布置形式 圖2騎馬螺栓內(nèi)八字斜拉布置形式圖3兩個騎馬螺栓之間的距離有一段無效作用區(qū)域，無效作用長度系數(shù)一般取0.5。其1/2的距離為鋼板彈簧的非作用區(qū)。從圖3中可以明顯看到內(nèi)八字斜拉布置形式兩騎馬螺栓之間的距離遠(yuǎn)小于豎直布置的兩騎馬螺栓之間的距離，斜拉騎馬螺栓布置形式比騎馬螺栓豎直布置形式的鋼板彈簧的非作用區(qū)域小，也

3、就是鋼板彈簧的作用長度就長。當(dāng)車輛在惡劣路況行駛時，車輛不斷顛簸，鋼板彈簧可以大大吸收振動，減少騎馬螺栓的受到?jīng)_擊。 下面用CAE軟件對騎馬螺栓各不同布置形式的受力情況進(jìn)行分析。分析軟體：前處理： HyperMesh ；計算： Abaqus Standard；后處理： HyperView 2、建立有限元分析模型 圖4 騎馬螺栓豎直布置三維模型 圖5 騎馬螺栓內(nèi)八字斜拉布置三維模型表1描述如右圖所示中心點在不同承載時的特性曲線3、邊界條件的施加圖6圖74、 CAE分析結(jié)果輸出4.1、 螺栓豎直固定時板簧在有無承重時應(yīng)力比較（1/4模型）圖8 有預(yù)緊力，無承重時底盤平衡懸架板簧連接U型螺栓應(yīng)力分布

4、圖，最大應(yīng)力為495 Mpa；螺栓材質(zhì)為42CrMo，此材料的屈服應(yīng)力為930MPa。圖9 有預(yù)緊力，承重時底盤平衡懸架板簧連接U型螺栓應(yīng)力分布圖，最大應(yīng)力為945Mpa；螺栓材質(zhì)為42CrMo，此材料的屈服應(yīng)力為930MPa。4.2、 螺栓內(nèi)八字固定時有無承重時應(yīng)力比較（1/4模型）圖10 有預(yù)緊力，無承重時底盤平衡懸架板簧連接U型螺栓應(yīng)力分布圖，最大應(yīng)力為520Mpa；螺栓材質(zhì)為42CrMo，此材料的屈服應(yīng)力為930MPa。 圖11 有預(yù)緊力，承重時底盤平衡懸架板簧連接U型螺栓應(yīng)力分布圖，最大應(yīng)力為690Mpa；螺栓材質(zhì)為42CrMo，此材料的屈服應(yīng)力為930MPa。 4.3 CAE分析結(jié)論對比 U型螺栓豎直固定U型螺栓內(nèi)八字固定有預(yù)緊力，無承重狀態(tài)Max495 MPaMax520 MPa有預(yù)緊力，有承重狀態(tài)254kN有三個高應(yīng)力區(qū)高應(yīng)力區(qū)1：轉(zhuǎn)彎處 Max930 MPa高應(yīng)力區(qū)2：變截面處 Max730 MPa高應(yīng)力區(qū)3：螺紋處 Max850 MPa螺栓的強(qiáng)度等級為10.9.許用應(yīng)力應(yīng)為950 MPa.因此螺栓如果斷裂應(yīng)發(fā)生在應(yīng)力區(qū)1和3處，且不是強(qiáng)度不夠。很可能是螺栓的強(qiáng)度未能達(dá)到0.9等級Max690 MPa