[00860306]三轮农用运输车性能分析和机架动静强度计算

(1)任务来源：(计划项目应写清计划名称及其编号，计划外的应说明是横向或自选项目)。该项目是甘肃农业大学青年科学基金资助项目，课题编号：0210，总经费0.3万元，执行期限2002.10-2005.10。(2)应用领域和技术原理：农用运输车自90年代以来得到了迅猛的发展，已成为农用动力机械中市场占有率最高的农机产品之一。据中国农机工业协会农用运输车分会统计，2003年全国农用运输车产量为2675813辆，其中三轮农用运输车2227964辆。甘肃兰驼集团有限公司生产的三轮农用运输车产销量位居全国前十。三轮农用运输车性能分析和机架动、静强度计算对三轮农用运输车的精确设计计算和三轮农用运输车产品改型设计提供了依据。在工程应用领域应用最广泛的数值模拟方法是有限元法，有限元计算结果已成为各类工业产品设计和性能分析的可靠依据和有效手段。三轮农用运输车性能分析和机架动、静强度计算在于确定随机载荷作用下机架的内力和位移等量随时间的变化规律，从而找出其最大值以作为设计或验算的依据。(3)性能指标(写明计划任务书或合同书要求的主要性能指标和实际达到的性能指标)；计划任务书：该研究项目的任务指标是对三轮农用运输车机架进行动静态有限元分析和实验模态分析，从而得出能够用于指导生产实践的有用结论，发表相关论文2篇以上。实际达到的性能指标：建立了以板壳单元为基本单元的三轮农用运输车机架有限元计算模型，利用有限元分析软件ANSYS对其进行了静态、自由振动和随机振动分析。对三轮农用运输车机架进行了模态试验分析，将计算结果与实验数据进行对比分析，验证了有限元计算模型的正确性。首次建立了路面对三轮农用运输车输入的谱矩阵，准确计算了三轮农用运输车在路面不平度随机激励下，以额定速度40km/h行驶时三轮农用运输车机架应力响应分布。找出了机架的危险部位，提出了改进方案，经计算改进后的机架结构在静、动态两方面的性能都得到了改善，为三轮农用运输车产品改型设计提供了依据。发表相关论文5篇，其中EI收录1篇。(4)与国内外同类技术比较：国内尚未见到对三轮农用运输车进行的与该课题相关的研究。国外无三轮农用运输车该类产品。(5)成果的创造性、先进性；1、首次建立了以板壳单元为基本单元的三轮农用运输车机架有限元计算模型，利用有限元分析软件ANSYS对其进行了静态、自由振动和随机振动分析。2、对三轮农用运输车机架进行了模态试验分析，将计算结果与实验数据进行对比分析，验证了有限元计算模型的正确性。3、首次建立了路面对三轮农用运输车输入的谱矩阵，准确计算了三轮农用运输车在路面不平度随机激励下三轮农用运输车机架应力响应分布。4、找出了机架的危险部位，提出了改进方案，经计算改进后的机架结构在静、动态两方面的性能都得到了改善，为三轮农用运输车产品改型设计提供了依据。5、该研究成果提交的该改进方案在兰州手扶拖拉机厂得到了采纳。经生产、使用证明，改进后的机架结构在静、动态两方面的性能都较以前得到了改善，机架生产成本降低约10%，为三轮农用运输车产品改型设计提供了设计依据，对同类产品的设计具有借鉴作用。(6)作用意义(直接经济效益和社会意义) 对三轮农用运输车的精确设计计算可以使车架的强度储备保证在一个合理的范围内，并使机架强度储备均匀，在该基础上设计出安全、合理、经济的车架，降低生产成本，提高企业的经济效益。以每个机架材料节省10元计算，兰州手扶拖拉机厂年产三轮农用运输车26698台，采用该项技术仅兰州手扶拖拉机厂每年可节省成本26.698万元，考虑到将该项技术推广到全国农用运输车生产厂家和应用到四轮农用运输车，则经济效益非常显著。该研究成果可进一步提高三轮农用运输车的安全行驶性能，减少安全事故。