1、项目简介

    某型牵引车牵引拉杆异在用户使用过程中出现异常断裂现象，为分析其断裂原因，我们采用CAE计算分析方法对其极限受力状况进行了分析，为增大其极限承载能力，我们在不增加材料使用的情况下，通过改变结构布置形式，取得了很好的效果，从而为产品优化设计提供了指导作用。

2、模型简介

    该零件改进前后CAD模型如图1、图2所示。改进方式为将中间连接部分立放改为扁放其它不变。

图1   原结构CAD模型 

图2    改进结构CAD模型

3、计算工况

    该零件材料为结构钢，弹性模量为2.01e5MPa，泊松比为0.3，密度为7.8e3kg/m3，屈服极限为355MPa，抗拉强度为600MPa。

    此次主要分析考核零件的极限承载能力，以找到各工况局部达到强度极限的最大载荷量为目标。根据此零件实际工作情况分两种极限状况，一是纵向牵引；二是左（右）横向牵引。

4、计算结果对比

    4.1  纵向牵引
    
    原结构在承受58.5t的纵向牵引力时最大局部应力为602.749MPa。应力云图见图3
    
    改进结构在承受55t的纵向牵引力时最大局部应力为608.374MPa。应力云图见图4

    图3  原结构纵向牵引应力云图 

    图4  改进结构纵向牵引应力云图

    4.2  向右横向牵引
   
    原结构在承受2.9t的向右横向牵引力时最大局部应力为608.552MPa。应力云图见图5
   
    改进结构在承受4.9t的向右横向牵引力时最大局部应力为604.557MPa。应力云图见图6

    图5  原结构向右横向牵引应力云图 

    图6  改进结构向右横向牵引应力云图

    4.3  向左横向牵引
    
    原结构在承受3.15t的向左横向牵引力时最大局部应力为602.002MPa。应力云图见图7
    
    改进结构在承受5.6t的向左横向牵引力时最大局部应力为605.69MPa。应力云图见图8

 
    图7  原结构向左横向牵引应力云图 

    图8  改进结构向左横向牵引应力云图

5、结论

    从应力分析可以看出，即使达到58.5t的纵向牵引才可能导致该零件的破坏，说明该零件在正常牵引使用过程中不会造成破坏；而不当的横向牵引却只能承受2.9-3.15t的载荷，因此该零件的破坏应该是不当的横向牵引造成的。

    通过分析也可以看出，改进后结构能承受的纵向牵引力变化不大，但横向牵引力明显提高，由2.9-3.15T提高到4.9-5.6T(约为1.69-1.78倍)，而横向牵引力也是导致早期破坏的主要原因；由此可以看出在原材料使用量没有增加的情况下，通过优化比较，改进设计结构布局就可大大改善受力状况从而提高结构使用寿命。（E-works）