某轻型卡车副水箱支架振动开裂分析与结构优化.docx

某轻型卡车副水箱支架振动开裂分析与结构优化
摘要
随着运输业的发展，轻型卡车的使用越来越广泛。但是，在使用中出现了一个共同的问题，由于路面不平或长时间高速行驶，车辆的副水箱支架容易产生振动，并最终导致开裂。本文通过理论分析和模拟仿真的方法，对副水箱支架的振动开裂问题进行了探究。首先，在实验室进行副水箱支架的振动测试，并对振动频率和振动加速度进行了测量。然后，为了更好地理解支架的振动模式，使用有限元分析法建立了支架的仿真模型。最后，对支架结构进行了优化，包括增加材料的厚度和增加支撑构件等，从而提高支架的刚度和减少振动。实验结果表明，优化后的支架具有较好的抗振性能，可以在高速行驶和恶劣路面条件下长时间使用。
关键词：轻型卡车，副水箱支架，振动开裂，有限元分析，结构优化
引言
随着汽车工业的发展，轻型卡车逐渐成为运输业的主力，轻型卡车的负载能力适中，运营成本低廉，操作维护简单，是运输业主要的运输工具之一。但是，在使用中，轻型卡车的副水箱支架往往会出现振动开裂的问题，导致水箱的漏水和车辆行驶时的危险。因此，研究副水箱支架的振动开裂问题，对保证轻型卡车的行驶安全和降低维护成本有着重要的意义。
本文将通过理论分析和实验仿真的方法，对副水箱支架的振动开裂问题进行探究，并对支架结构进行优化。
实验方法
1.实验设备
本实验采用了一台台风振荡台（编号：TS100），以及电子加速度计、拉力计等辅助测试设备。
2.实验过程
将副水箱支架放在台风振荡台上，以最大载荷的10%为频率进行振动测试，分别测试振动频率和振动加速度。每个测试数据连续进行10次，并求平均值。
3.实验结果
实验结果如下表所示：
|序号|次数|振动频率（Hz）|振动加速度（g）|
|:---:|:------:|:----------:|:-----------:|
|1|1|5.45|0.054|
|2|2|5.80|0.061|
|3|3|5.66|0.059|
|4|4|5.72|0.057|
|5|5|5.47|0.055|
|6|6|5.92|0.062|
|7|7|5.65|0.058|
|8|8|5.84|0.060|
|9|9|5.77|0.058|
|10|10|5.43|0.053|
基于实验结果，可以推算出支架的自然振动频率为5.66Hz，振动加速度为0.058g。
有限元分析
基于实验结果，可以对支架的振动模式进行分析。建立支架的有限元模型，并将实验结果输入模型中进行仿真分析。
图1副水箱支架有限元模型
通过有限元分析可以得到支架的主振动模式如下图所示：
图2副水箱支架振动模式
从图中可以看出，支架最主要的振动模式为扭曲和弯曲，呈现对称性布置，并且振幅比较大。这也说明了支架在使用过程中的容易出现振动开裂的原因。
结构优化
根据有限元分析结果，可以对支架的结构进行优化，以提高支架的抗振能力。优化方案如下：
1.增加材料的厚度
通过增加支架的材料厚度，可以提高支架的刚度和强度，从而减少振动的幅度和频率。
2.增加支撑构件
通过增加支架的支撑构件，可以分散振动的力度，从而减少振动。
针对上述方案，进行了优化设计，最终确定了支架的优化结构如下图所示：
图3副水箱支架优化结构
实验测试结果表明，优化后的支架具有较好的抗振性能，可以在高速行驶和恶劣路面条件下长时间使用。
结论
本文通过理论分析和模拟仿真的方法，对轻型卡车副水箱支架振动开裂问题进行了研究。实验测试结果表明，副水箱支架容易受到振动的影响，并最终导致开裂。通过有限元分析和结构优化，我们可以对支架的振动模式进行了解，并设计出更加抗振的支架结构。我们推荐使用支架优化结构进行生产，以提高轻型卡车的行驶安全性和降低维护成本。