隨著運輸業(yè)的發(fā)展，中國公路的發(fā)展模式正在從低噸位、低完好率、低速的卡車向高噸位、高完好率、高速的重卡發(fā)展，運輸市場對重型卡車的需求急劇增加。重卡的雙前橋轉向機構比以往的單橋轉向梯形機構要復雜得多，作為轉向系總成的重要組成部件，轉向機構的各部件在汽車的轉向操作過程中承受著復雜的空間載荷的作用，其結構強度分析是設計過程中一個不可缺少的過程。
     本研究分析重卡的雙前橋轉向機構力的傳遞特性，建立主要部件的有限元模型，應用大型有限元分析軟件ANSYS對主要部件的結構強度進行分析，并用電測法對計算結果進行試驗驗證。通過計算、分析與測試，為進一步確定轉向系統(tǒng)各個部件的設計合理性建立準確而快捷的途徑。
     重卡的雙前橋轉向機構簡圖見圖。在轉向過程中，來自于方向盤的轉動位移經轉向器傳遞到雙前橋轉向機構。
     作用在方向盤上的主動力矩，通過轉向器和轉向搖臂施加在轉向縱拉桿上，通過轉向縱拉桿向后面的部件傳遞。在對結構進行強度分析時，本研究對象包括轉向縱拉桿、過渡搖臂(前、后)、轉向節(jié)臂(第一、二橋)、搖臂直拉桿、直拉桿(前后)、橫拉桿(第一、二橋)在內的空間桿系結構，將轉向縱拉桿傳遞的力F；作為主動力。F的大小與作用在方向盤上的主動力矩、轉向器的力傳動比及轉向搖臂的結構等因素有關。由于直拉桿可近似為二力桿件，并且截面形狀規(guī)則。通過應力測試的方法得到其中性面上的正應力。
     獲得轉向縱拉桿傳遞的力F后，把F模擬實際受力情況加載在過渡搖臂上，加載求解后，在ANSYS中選定過渡搖臂上連接第一直拉桿和聯(lián)動桿的所有節(jié)點，求解出其作用在過渡搖臂上的反作用力F2和F3。將F2和F3作為主動力分別加在第一直拉桿和聯(lián)動桿上，運用同樣的方法可以求出其他相關桿件上的反作用力，把這些反作用力作為主動力加在相關桿件上。這樣便確定了相關從動桿件的力。
     根據有限元分析的理論，結構單元類型的選擇，與計算的精度和速度有密切關系。綜合考慮雙前橋的結構和受力特點，選取三維8節(jié)點單元(ANSYS中Solid45單元)。Solid45單元為三維固體結構單元，由8個節(jié)點組成。在單元每個節(jié)點上都有三個自由度，即沿著三個坐標軸的方向。這種單元可以進行塑性、蠕變、應力硬化、大變形和大應變分析，關于Solid45單元的幾何形狀、節(jié)點方向以及坐標軸取向如圖所示。

                                                                                  專業(yè)從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優(yōu)化│技術服務與解決方案
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