Особливості конструювання балок мостів для автомобільних напівпричепів за допомогою CAD/CAE-SOFTWARE

Abstract

UK: Постановка проблеми. Існуюча методологія проектування в техніці не забезпечує комплексного, системного, мехатронного підходу до проектування. У загальнодоступній технічній літературі [1−3] відсутні рекомендації щодо конструювання як керованих, так і некерованих мостів для напівпричепів. Загальноприйнятий принцип конструювання будь-якого автомобільного вузла складається з таких етапів: 1) розділення вузла на нескладні деталі; 2) вибір та приведення деталі до класичної розрахункової схеми; 3) складання розрахункової моделі деталі, її аналіз, оптимізація геометрії та властивостей. Такий підхід може зумовити збільшення матеріаломісткості та кількості експериментальних випробувань вузла з метою вдосконалення конструкції. Ці витрати значно знижуються за рахунок використання сучасних методів розрахунків вузла на міцність, реалізованих у таких сучасних CAD/CAE пакетах як: SolidWorks Simulation, Autodesk Inventor Simulation, Ansys. Аналіз публікацій. У [1; 2] розглянута методика розрахунку керованого та ведучого некерованого мостів автомобілів за двома розрахунковими режимами: прямолінійний рух за дії на колеса максимальних значень тягових або гальмівних зусиль; поворот за дії на колеса максимальних бокових зусиль, а також статичний розрахунок. У [3] наведено розрахункову методику балки ведучого моста як за класичною теорією опору матеріалів, так і з застосуванням методу кінцевих елементів. Мета статті − проаналізувати особливості проектування різного типу мостів для причіпних ланок седільних автопоїздів порівняно з автомобільними. Скласти модель керованого та підтримувального мостів для заданого напівпричепа Fliegl у пакеті SolidWorks Simulation, виконати розрахунки на міцність елементів комбінованого варіанта мостів. Висновки. За допомогою пакета SolidWorks Simulation сформовано комбіновані балки підтримувального та керованого мостів для напівпричепа Fliegl, виконані розрахунки на міцність з урахуванням взаємодії окремих частин балок. За умови збереження основних геометричних параметрів мостів маса балки керованого моста більша порівняно з підтримувальним на 40 кг , до того ж, максимальні напруження в балці керованого моста більші за підтримувального на 55 МПа. Моделювання мостів у пакеті SolidWorks Simulation можна вважати коректним, на що вказує подібність напружень у небезпечному перетині балки А-А (рис. 1).

RU: Постановка проблемы. Существующая методология проектирования в технике не обеспечивает комплексного, системного, мехатронного подхода при проектировании. В общедоступной технической литературе [1−3] отсутствуют рекомендации касательно конструирования как управляемых, так и неуправляемых мостов для полуприцепов. Общепринятый принцип конструирования любого автомобильного узла включает следующие этапы: 1) разделение узлов на несложные детали; 2) выбор и приведение детали к классической расчетной схеме; 3) составление расчетной модели детали, ее анализ, оптимизация геометрии и свойств. Такой подход может привести к увеличению материалоемкости и количества экспериментальных испытаний узла с целью усовершенствования конструкции. Эти затраты существенно снижаются за счет использования современных методов расчета узла на прочность, реализованных в таких современных CAD/CAE пакетах как: SolidWorks Simulation, Autodesk Inventor Simulation, Ansys. Анализ публикаций. В [1; 2] рассмотрена методика расчета управляемого и ведущего неуправляемого мостов автомобилей для двух расчетных режимов: прямолинейное движение при действии на колеса максимальных значений тяговых и тормозных усилий; поворот при действии на колеса максимальных боковых усилий, а также статический расчет. В [3] представлена расчетная методика балки ведущего моста, как по классической теории сопротивления материалов, так и с использованием метода конечных элементов. Цель статьи − проанализировать особенности проектирования разных типов мостов для прицепных звеньев седильных автопоездов в сравнении с автомобильными. Составить модель управляемого и поддерживающего мостов для заданного полуприцепа Fliegl в пакете SolidWorks Simulation, выполнить расчеты на прочность элементов комбинированного варианта мостов. Выводы. С помощью пакета SolidWorks Simulation сформированы комбинированные балки поддерживающего и управляемого мостов для полуприцепа Fliegl, выполнены расчеты на прочность с учетом взаимодействия отдельных частей балок. При условии сохранения основных геометрических параметров мостов масса балки управляемого моста больше по сравнению с поддерживающим на 40 кг, к тому же максимальные напряжения в балке управляемого моста больше поддерживающего на 55 МПа. Моделирование мостов в пакете SolidWorks Simulation можно считать корректным, на что указывает сходство напряжений в опасном сечении балки А-А (рис. 1)

EN: Problem. Existing methodology of projection in the technology is not prepared to complex, systematic, mechatronic approach under the projection. Nevertheless, in the general accessible technical literature, [1−3], the recommendation is not present to the design as steerable and unsteerable axles for semitrailer. General-accepted principle of the design of any automobile component is combined: 1) Separation of the component on the simple parts; 2) Choice and preparing of part to classical settlement scheme; 3) Compiling of settlement scheme of the part, its analysis, optimization of geometry and properties. This approach can lead to increasing material capacity and amount of experimental trials of the component with the goal of refining design. These consumptions are diminished by the way of using sophisticated methods of calculations of the component on the stress, which are implemented in the modern CAD/CAE software: SolidWorks Simulation, Autodesk Inventor Simulation, Ansys. Analysis of the publication. In the [1; 2], the methodology of calculation of steerable and drive unsteerable axles of automobiles are observed by two calculated modes: direct-line movement under the activity on the wheels of maximum longitudinal forces; cornering under the activity on the wheels of maximum lateral forces, also static-movement. [3] represents the calculation methodology of beam of drive axle in the classical theory of stress and using methodology of finite elements. Purpose. Analysis of the peculiarity of different type of axles designed for articulated vehicle trailer in comparison with automobile axles. To make a model of steerable and carrier axles for given semitrailer Fligl with SolidWorks Simulation software, accomplish a stress calculations for components of the combined axles. Conclusions. Using SolidWorks Simulation are molded combined beams of support and managed beams for semitrailer Fliegl, to perform strength calculations for the interaction of the individual parts of the beams. While maintaining the geometry of the main mass of the girder bridges are managed by bridge greater compared to support by 40 kg , and the maximum stress in the beam of managed axle support for more than 55 MPa. Modeling of axles in the SolidWorks Simulation can be considered valid, as indicated by the similarity of the stresses in the dangerous section of the beam A-A (Fig. 1).