铝合金负重轮结构的力学性能研究

• 作 者: 张忠营
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 履带式自行火炮 铝合金 负重轮 强度 刚度

本论文针对我国某履带式自行火炮轻量化技术的要求，利用铝合金材料通过多次挤压整体成形技术，制造出满足技术要求的铝合金负重轮，并利用有限元软件对其瞬态动力学特性进行了分析。论文主要内容过程如下：首先，通过分析7A04铝合金材料的物理性能，提出了挤压整体成形铝合金负重轮的工艺路线和主要参数，设计了挤压成形模具，通过挤压整体成形制造出铝合金负重轮。从负重轮不同部位取样，把试样做成标准样件进行了拉伸试验，得到了经过四次挤压成形的7A04铝合金的屈服极限0.2、强度极限b和延伸率；其次，建立了履带式自行火炮行走装置动力学模型，对其进行了运动学分析和动力学分析，计算出了履带式自行火炮在几种典型工况下，作用在负重轮上的载荷，为进行有限元分析奠定了基础。最后，利用有限元分析软件ANSYS，先建立了铝合金负重轮有限元模型，对其进行了模态分析，得到了各阶固有频率和模态，结果表明其固有频率与工作频率相差较大，不会发生共振；接着建立了考虑履带板—负重轮滚动接触和负重轮—平衡肘轴接触的铝合金负重轮有限元模型，对其进行了瞬态动力学分析，得到了铝合金负重轮在各种工况下的刚度和强度，结果表明，多次整体挤压成形的铝合金负重轮，在刚度和强度满足要求的前提下，负重轮重量大幅度降低，能够满足此履带式自行火炮在各种典型工况下的工作要求。本论文的研究对于负重轮的设计以及履带式车辆底盘的轻量化研究具有重要的工程和理论价值，并可推广应用到其他类似结构上，为以后将铝合金推广应用到其他军用和民用产品提供参考，对促进国民经济的建设和发展有重要意义。