针对某款偏置驾驶室宽体自卸车在矿区用户使用过程中出现的车门铰链变形、车门下沉等现象,结合车辆实际使用工况,通过CAE分析和台架试验等手段,对车门铰链刚度、车门焊接总成刚度进行了评价分析。结合分析结果对铰链和车门进行了结构改进,使得改进后的车门垂直刚度满足新加载工况的要求。 发初期定义的刚度性能指标。按照企业现有的车门刚度评价方法[1]，无论商用车还是乘用车，车门总成垂直刚度的评价指标为：带铰链的车门焊接总成固定在刚性台架上，在门锁处向下加载500N，最大Z向位移弹性变形≤5mm，塑性变形≤0.5mm。由此可见，在不考虑侧围前立柱刚度的前提下，车门焊接总成和车门铰链的刚度都会影响车门总成的垂直刚度指标[2]。2问题描述及分析2012年2月，黑龙江达连河煤矿的某款偏置驾驶室自卸车用户反馈，车辆在行驶2万公里后，车门出现了下沉现象，并且车门铰链已发生可见变形，如图1所示。图1车门铰链变形初步判断，某偏置驾驶室自卸车-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港钢管折弯机该偏置驾驶室自卸车车门铰链刚度不足是导致车门下沉的原因之一，同时车门焊接总成刚度不足也有可能导致车门下沉，具体原因需要结合CAE分析和台架试验进一步判断。2.1500N加载下车门垂直刚度CAE分析按照现有评价方法对带车门铰链的车门焊接总成进行垂直刚度CAE分析，验证其垂直刚度是否满足要求。通过CAE分析可知，其车门刚度为102N/mm（表1），刚度指标在临界值，并且与其它几款商用车车门相比刚度值较低为2.85mm），本文由公司网站张家港大棚弯管机 转摘采集转载中国知网整理! !   http://www.dapengwanguanji.com/其它3种常规结构铰链刚度范围从250～333N/mm（最大位移为2～1.49mm）。由此可见，该偏置驾驶室自卸车铰链的垂直刚度与其它铰链相比较低。3.1.2原因分析由于偏置驾驶室自卸车的前立柱外板不可拆卸，同时要实现车门铰链的X、Y、Z3个方向都可以进行调整，因此车门铰链借用了某款轻型车的后门铰链，其固定页板为冲压件，材料厚度为3mm，活动页板为悬臂式结构的锻件，壁厚为10mm，在端部与铰链轴套焊接。此种结构由于活动页板固定点离铰链轴中心距离较远，因此导致铰链刚度与常规铰链相比要差（图6、图7、图8）。图6商用车常规铰链结构图7悬臂式铰链结构图8偏置驾驶室原铰链结构考虑到结构其与常规铰链相比的特殊性，初步确定改进后偏置铰链的垂直刚度目标值为：在标准刚性台架上测试，刚度值为200N/mm以上（最大位移为2.5mm以下）；CAE分析时，在实际车门状态下，1000N加载，刚度值为400N/mm以上（最大位移为2.5mm以下）。3.1.3具体改进措施通过图4中铰链的应力云图可见，铰链固定页板及活动页板的凸臂处都是应力集中及变形较大的地方，因此针对以上部位进行以下结构改进（图9）。对固定页板的形状进行优化，重点加强铰链轴周围部位，同时将页板材料厚度由3mm改为4mm，并增加固定页板与立柱的固定面尺寸及固定点数量；取消活动页板与轴套的焊接方式，将活动页板与轴套改为整体锻件，并对弯臂形状进行优化和局部加厚。图9改进后铰链结构3.2车门焊接总成结构改进通过对铰链、车门+铰链的CAE分析结果可知，偏置驾驶室自卸车车门焊接总成的自身刚度也较差。排除铰链的影响，在1000N加载情况下，车门焊接总成的最大变形达到3.1mm。结合铰链的改进目标，要想实现1000N加载下车门+铰链的最大位移≤5某偏置驾驶室自卸车-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港钢管折弯机本文由公司网站张家港大棚弯管机 转摘采集转载中国知网整理! !   http://www.dapengwanguanji.com/