特种装甲车车体,具有体积大、质量大、焊缝质量要求高、整车装配精度高等特点,给车体整体焊接工序带来一定的难度,因其生产批量一般为中小批,如完全引进全自动生产线,成本和造价太高,在经济性上不可取;另一方面,如果完全依靠人工去完成相应操作,又存在工人劳动强度大、车体装配精度差、生产效率低等诸多问题。因而必须设计出一套工作装置来解决问题。该工作装置必须具备良好的经济性、现实的可行性、较高的实用性、绝对的可靠性和安全性。综合以上设计要求,笔者草拟出两套方案,并用Auto CAD作出了两套工作装置的总装配图作为概念设计的原始雏形。并从经济性、可行性、实用性、可靠性和安全性方面对两套方案作比较,最后选择方案一(即驱动轮方案)作为工厂最终的设计和制造方案。过去,大型复杂的工装设计,采用传统的经验设计、实验校核的方法,由于结构的复杂性,力学分布的不均衡,在设计过程中往往无法知道局部及总体强度等是否满足设计要求,只能靠一轮又一轮的设计实验来改进,需要很长的设计周期及很高的设计试制费用,已很难适应市场的需求。这种方法不仅费用大、试制周期长、而且也不可能对多种方案进行评价。现代结构设计已发展到包括有限元法、优化、动态设计等在内的计算机分析、预测和模拟阶段,采用CAE技术,在工作装置概念设计的同时,进行静态动态分析,随着设计图纸的进一步完善,翻转工作装置结构的有限元模型也进一步细化,使分析计算的结果更趋于准确。这样,在最终图纸完备后,就能使整套装置的强度、寿命指标得到控制,大大地减少了样品的制作和实验时间。以CAD绘制的总装图作为蓝本,运用Unigraphics(UG)软件进行车体的3D造型,为避免翻转过程中车体重心与驱动轮中心不重合而引起的侧倾,需运用其质量分析模块,测得车体的重量体积以及质心位置,并以这些数据,作为后续驱动轮造型和有限元分析的必要依据。在得到车体质心位置后,以质心为中心,均布两个构造完全相同的驱动轮,这样就保证了两个驱动轮每时每刻处于同样的工作环境和应力状态,这样便将整个工装的强度分析问题转化为求解单个驱动轮强度问题。选取UG+Nastran组合作为有限元分析的软件,分析了该方案的优越性,对运用Nastran进行应力分析的过程及步骤作了介绍,得到不同工况下的驱动轮应力状态图,该应力图真实可信、直观易懂,以此判别当前选用的材料能否满足使用要求,为解决问题提供了强有力的工具和手段。由概念设计所设定的初始尺寸,得到最终的驱动轮应力图谱表明选取的材料(45钢)强度有足够的盈余,有必要进行优化设计,即进入驱动轮轻量化设计的过程。对驱动轮主要部件选用的材料规格优化选型和板料厚度减少之后,得到轻量化的驱动轮结构,通过不同工况条件下的模拟分析,最终表明:适量的轻量化设计处理后,驱动轮的强度依然满足使用要求。在满足使用要求的前提下,实现了性价比最佳的设计方案,解决了工程实际问题。