摩托车车架断裂问题探析

半挂车车架开裂问题及优化设计半挂车车架是连接半挂车车厢和车头的重要部件，起着支撑车厢和车载货物的作用。

近年来半挂车车架开裂问题时有发生，引起了行业和消费者的广泛关注。

开裂问题不仅影响了半挂车的使用寿命和安全性，也给半挂车制造企业带来了巨大的责任和经济压力。

对半挂车车架进行优化设计是当前亟待解决的问题。

一、半挂车车架开裂的原因半挂车车架开裂的原因主要包括以下几个方面：1.材料选择不当半挂车车架的主要材料一般为碳素钢或者合金钢，材料的质量直接影响了车架的强度和韧性。

而一些制造企业在为了节约成本的考虑，在材料选择上存在一定的问题，导致了车架的承载能力不足以承受长时间的使用和重载运输，从而容易导致开裂问题的发生。

2.焊接工艺不合理车架的焊接是其结构中至关重要的一环，焊接工艺的不合理会导致焊接点容易出现裂纹和断裂。

有些制造企业在焊接工艺上存在一定的瑕疵，例如焊接温度不稳定、焊接接头不充分等问题都会影响到车架的质量和稳定性。

3.设计不合理半挂车车架的设计不合理也是导致开裂问题的一个重要原因。

一些车架的结构设计存在缺陷，例如梁与横梁的连接处设计不合理、焊接接头过多等都会导致车架开裂的风险增加。

二、优化设计方案针对半挂车车架开裂问题，为了提高其使用寿命和安全性，需要从材料选择、焊接工艺和设计结构等方面进行优化设计。

1.选材优化在选材上应该选择高强度和高韧性的钢材作为半挂车车架的主要材料，以确保其有足够的承载能力和耐久性。

对于材料的质量和规格也应该严格把控，确保车架的材料达到相关标准和要求。

2.焊接工艺优化在焊接工艺上应该采用先进的焊接技术和设备，确保焊接接头的质量和稳定性。

需要加强对焊接工艺的管理和控制，严格执行相关规范和标准，避免焊接过程中出现瑕疵。

3.结构设计优化在车架的结构设计上需要考虑到力学和动力学的原理，避免出现应力集中和结构疲劳等问题。

对车架的连接部位和受力部位进行加固和优化设计，以提高其整体的稳定性和耐久性。

电动车车架断裂维修案例一、案例背景电动车是近几年来逐渐流行起来的一种交通工具，然而，由于使用过程中的各种原因，电动车车架断裂的情况也时有发生。

电动车车架断裂不仅会影响骑行安全，还会导致车辆损坏。

下面列举了一些电动车车架断裂维修的实际案例，以供参考。

二、案例列表1. 案例一：电动车车架底部断裂在一次骑行途中，用户发现自己的电动车车架底部出现了明显的断裂痕迹，导致车辆行驶不稳。

经过检查发现，车架下方的焊接点出现松动，导致车架断裂。

维修师傅通过重新焊接车架底部，解决了问题。

2. 案例二：电动车车架折断一位用户反映，他的电动车车架在行驶过程中突然折断，导致他严重摔伤。

经过检查发现，车架的材质存在质量问题，强度不足，无法承受正常的压力。

维修师傅为用户更换了一条强度更高的车架，并进行了加固处理。

3. 案例三：电动车车架接头断裂一位用户的电动车车架接头处出现了断裂现象，导致车辆无法正常行驶。

经过检查发现，车架接头处的连接螺丝松动，导致断裂。

维修师傅重新紧固了连接螺丝，并进行了加固处理，确保车架的稳固性。

4. 案例四：电动车车架后座座管断裂一位用户发现自己的电动车车架后座座管突然断裂，导致后座无法正常固定。

经过检查发现，座管的材质存在质量问题，强度不足。

维修师傅为用户更换了一根强度更高的座管，并进行了加固处理。

5. 案例五：电动车车架前叉断裂一位用户在行驶过程中，突然发现电动车的前叉断裂，导致车辆无法正常前进。

经过检查发现，前叉的材质存在质量问题，无法承受正常的压力。

维修师傅为用户更换了一对强度更高的前叉，并进行了加固处理。

6. 案例六：电动车车架焊接点断裂一位用户发现自己的电动车车架焊接点处出现断裂，导致车架不稳固。

经过检查发现，焊接点处的焊接质量不过关，导致断裂。

维修师傅重新进行了焊接，确保车架的稳固性。

7. 案例七：电动车车架上管断裂一位用户的电动车车架上管突然断裂，导致车辆无法正常行驶。

经过检查发现，上管的材质存在质量问题，强度不足。

浅议当前九江市摩托车管理工作中存在的问题及对策【摘要】摩托车在给城乡群众带来出行便利的同时，由于驾乘人安全意识差，驾驶技术不熟练，不仅事故发生率高，而且严重扰乱道路交通安全行车秩序，摩托车交通事故的发案率、人员伤亡率均排在第一。

摩托车交通安全问题的日益突出，引起了各级党政领导和社会各界的高度重视和关注，笔者结合九江市公安机关2014年8月份开展“艰苦奋战40天”摩托车专项整治，结合我市道路交通安全管理工作现状，对摩托车管理方面存在的问题深刻剖析，认真分析，就当前如何有效加强摩托车道路交通安全管理浅谈已见。

【正文】摩托车以其轻便快捷、经济实惠的特点，深受人们的青睐，随着车辆、驾驶人的不断增加，由于驾乘人员交通安全意识淡薄、道路基础条件差、道路交通违法行为突出，交通事故频发等现象等因素，九江市的道路交通安全形势并不容乐观，影响了全市道路交通安全管理工作的科学发展，为此，笔者结合九江市道路交通安全管理工作现状，就当前如何有效加强全市摩托车交通安全管理工作浅谈已见。

一、九江市摩托车道路交通安全管理现状（一）道路交通基本概况。

九江市位江西省北部，与湖北省黄梅县仅一江只隔，主城区摩托车保有量保守估计超过7万辆，摩托车主要集散地分布在浔阳路烟水亭、滨江路、李公堤、长虹大道等主城区交通压力较大的地段。

且因九江市与湖北省接壤，大量外省外地摩托车涌入九江，故九江市内摩托车呈逐年上升趋势。

（二）摩托车交通安全现状。

两轮摩托车在给城乡群众带来出行便利的同时，由于两轮摩托车驾车人安全意识差，驾驶技术不熟练，不仅事故发生率高，而且严重扰乱道路交通安全行车秩序，两轮摩托车无牌无证、无证驾驶、超员载人、不戴头盔、超速抢道、乱停乱放等严重违章行为十分突出，加之，道路基础条件差，设施欠缺，道路等级底，欠养护等问题，导致摩托车时常引发交通事故。

从这一数字可以看出，摩托车致人死伤事故已成为影响全市交通安全的主要因素。

（三）辖区交通管理机构概况。

汽车大梁(车架)断裂原因及修理措施探析
包银祥
【期刊名称】《公路与汽运》
【年(卷),期】2004(000)001
【摘要】汽车大梁(车架)断裂现象在汽车使用中比较常见,文中分析了造成大梁断裂的原因,介绍了大梁断裂后的修理工艺,并说明了保证大梁焊接质量的措施.
【总页数】3页(P12-14)
【作者】包银祥
【作者单位】山东胜利石油管理局,山东,东营,257000
【正文语种】中文
【中图分类】U463.32
【相关文献】
1.云南高山林区运材汽车车架断裂原因初探 [J], 李洋;曲滨
2.运材汽车车架弯曲及断裂原因的分析 [J], 朱广伟
3.600MPa级汽车大梁钢疲劳极限确定和疲劳断裂原因分析 [J], 卢军辉; 刘家琪; 仇圣桃; 干勇
4.T815井架车大梁断裂原因分析及预防措施 [J], 张海滨
5.重型自卸汽车车架横梁异常断裂原因分析 [J], 刘大维;陈焕明;刘伟;夏焜
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目录1．货运机车车钩断裂分析1．1货运电力机车车钩数值模拟及应用研究1．2重载货车系统动力学建模及仿真分析1．3重载货车钩舌的疲劳特性研究2．铁道车辆车钩疲劳强度分析及试验台设计2．1CRH380A动车组用密接式钩缓装置分析2．2机车钩尾框非正常磨损的原因分析及措施2．3铁路货车车钩缓冲装置的磨损2．4车钩缓冲装置故障分析与处理2．5重载铁路轮轨磨耗及其对安全运行的影响2．6重载组合列车智能化制动控制技术的研究2．7重载机车曲线通过时车钩偏转行为研究3．重载机车车钩缓冲装置运行行为研究3．1重载机车车钩静态最大稳钩能力分析3．2机车车钩(车端)全自动电气连接器的设计选用概述3．4钩钩舌销和钩尾销标准综述讨3．5关于车钩段修的建议3．6重载车钩选型与机车悬挂参数匹配研究3．7关于自动车钩钩体用钢的技术要求4.绪论5．摘要6.参考文献7.结语8.致谢1车钩缓冲装置是用于使车辆与车辆，机车或动车相互连挂，传递牵引力，制动力并缓和纵向冲击力的车辆部件。

它由车钩，缓冲器、钩尾框，从板等组成一个整体，安装于车底架构端的牵引梁内。

为了保证车辆连挂安全可靠和车钩缓冲装置安装的互换性，我国铁路机车车辆有关规程规定：车钩缓冲器装车后，其车钩钩舌的水平中心线距钢轨面在空车状态下的高度，客车为880mm（允许+10mm，-5mm 误差），货车为880mm（±10mm）。

两相邻车辆的车钩水平中心线最大高度差不得大于75mm1。

1钩体由铸钢铸成，是车钩的主体部分，按部位可以分为钩头、钩身、钩尾三部分组成。

整个钩体像一个半张开的拳头。

钩头前部空腔用来装置其他车钩部分零件。

钩腕，可容纳对方钩舌。

钩耳分上下钩耳，安装钩舌用。

钩锁腔为钩头中空部，容纳并安装钩锁、钩舌推铁等零件。

钩身：钩身铸成中空断面结构。

钩尾：钩尾分叉并设有销孔，用来连接钩尾框，在尾框内设缓冲器 2 钩舌钩舌是一个形状复杂的铸钢件，按部位可分为钩舌和钩舌尾部。

摩托车紧固件失效断裂的若干影响因素
张先鸣
【期刊名称】《摩托车技术》
【年(卷),期】2017(000)001
【摘要】介绍摩托车紧固件失效的形式,失效分为3大类:变形失效、断裂失效和表面损伤.断裂的主要形式有延性断裂、脆性断裂、疲劳断裂、蠕变断裂等,断裂的微观断口一般分为沿晶断口、解理断口、韧窝断口、准解理断口和疲劳断口等.紧固件失效的原因很多,主要应从方案设计、材料选择、加工工艺和安装使用四个方面来考虑.分析紧固件早期失效断裂的影响因素有,螺栓的强度(硬度);螺栓的应力集中;螺栓的形变比;环境条件;应力腐蚀开裂,还有螺栓的疲劳断裂;螺纹的疲劳极限;螺栓头下圆角半径;支承面面积等.
【总页数】7页(P46-52)
【作者】张先鸣
【作者单位】冷水江天宝实业有限公司
【正文语种】中文
【相关文献】
1.摩托车主轴断裂失效分析 [J], 陈渝
2.三轮摩托车半轴断裂失效分析 [J], 王宁;王浩;王勇;杨春柱
3.摩托车发动机曲柄断裂失效分析 [J], 刘雪冰; 白强伟; 张国卿
4.摩托车排气管断裂失效的研究 [J], 王正进
5.紧固件断裂的原因及失效分析 [J], 阎振中
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重型载货汽车车架开裂分析与减重优化重型载货汽车的车架是整个车身的基础，负责承载车身、发动机、传动系统等各种重要部件的负荷。

然而，在长期的实际使用中，由于道路的震动、负荷的波动等因素，车架会遭受各种压力和挑战，可能会出现裂纹，严重时甚至会导致车身失稳，危及行车安全。

因此，对于重型载货汽车车架的开裂问题，需要进行深入的分析，并实施有效的减重优化措施。

首先，车架开裂的可能原因有很多，其中最常见的原因是由于车架本身的材质问题和设计问题。

例如，使用质量较差的钢材或焊接不良容易导致车架出现弯曲、变形、脆化等问题；车架的结构设计不合理或过于复杂，容易形成应力集中，从而导致裂纹的产生。

因此，在车架的设计、制造环节中，需要严格控制原材料的质量、加强工艺过程的监控，减少结构复杂度，同时根据承载能力和路况等因素进行科学合理的设计和结构优化。

其次，针对车架开裂问题，需要采取有效的减重措施。

重型载货汽车的质量和尺寸较大，车架是造成不必要的质量和能耗消耗的最主要原因之一，而减重不仅可以提高车架的强度和稳定性，降低物体的能量消耗，同时还能提高汽车的燃油效率，节约燃料成本。

减重的具体方案可以根据不同的实际需求进行调整，例如，采用轻量化材料，如铝镁合金、碳纤维等；减少车架结构的重量，如简化结构、减少节点数量、优化连接方式等；加强车身的信号控制和自适应控制等，从而提高汽车的驾驶效率和安全性能。

总的来说，重型载货汽车车架的开裂问题，需要从多方面进行分析和解决。

而减重优化应该是车架维护和改进的一个重要方向，通过适当的材料和结构优化，可以提高车架的稳定性和相应的经济效益。

除了材料选择和结构优化，在车架维护和改进方面，也应该考虑到合理的使用和保养。

特别是对于已经出现了开裂问题的车架，需要进行及时的维修和更换。

在日常使用中，谨慎驾驶和合理的负载分配也是避免车架开裂的重要措施。

过高的行驶速度和不合理的负载分布都会给车架带来额外的压力和挑战，而且在道路行驶时，需要注意避免颠簸和跌落等问题，保持平稳的行驶。

浅析摩托车车架的合理性设计摘要：摩托车的安装骨架为车架，其结构必须满足摩托车整车的要求和整体布局的强度与刚度，保证摩托车行驶过程中的安全性与舒适性，所以合理设计摩托车车架是整车设计的关键因素。

因此本文将针对摩托车车架的合理性设计进行具体的探讨与研究。

关键词：摩托车车架合理性设计前言：摩托车车架是摩托车的主要承载部分，其强度结构一般可以满足设计要求，但是如果结构的其他方面（如刚度等）欠缺考虑，则会严重影响了摩托车的舒适性。

车架自身的结构设计对摩托车的震动有很大的影响作用，将摩托车的车架设计与发动机设计相结合是非常必要的。

因此本文将针对摩托车车架的结构和模态分析进行研究，从而对摩托车车架的合理性设计做具体的阐述。

1.摩托车车架的结构摩托车的车架是整车的支撑骨架，大多数都采用的是复杂管和板式焊接的结构，由于车架需要承受发动机和其他部位以及乘员的重量问题，因此对车架的强度有一定的要求，不同对象的车架强度要求不同。

在保证车架强度的同时需保证车架的刚度，当车架刚度过低时，车辆受到冲击很容易导致车架变形，但是车架的强度较大又会在某种程度上影响车体的系统弹性，从而影响了整车的舒适性。

车架结构的尺寸要符合整车设计的要求，因为车架的部分构件对摩托车运行的平稳性有很大的影响。

以前立管为例，涉及的尺寸问题有前叉倾角、车轮前伸距、两轮轴距等。

当前叉倾角较大时，转向过程中方向把手的移动角度会变小；当车轮前伸距较大时，前轮回转的扭力也会变大，车子就会越平稳。

在摩托车的高速行驶过程中，会产生转向力、离心力以及车子的颠簸等，这些外部因素都会促使前立管的向侧扭曲。

为了更好的抵抗这种扭力，一般的常用方法是使用粗大的管梁和加强杆，通过发动机的两侧延伸至前立管的位置然后进行焊接。

就目前来讲，摩托车的车架主要有三种类型：一是主梁结构式车架，二是菱形式车架，三是托架式车架。

主梁结构式车架也称为脊骨型车架，是因为这种车架形式用一根或者两根主梁做为脊骨，一般应用在踏板车中较多；菱形式车架外形与钻石相似，因此其车架又称为钻石式车架，是一种空间结构形式的车架，将发动机横置在钻石形状内，当做车架的支撑点，可以增强车架的强度与刚度，一般应用在道路竞技摩托车中较多；托架式车架外形与摇篮相似，因此又称为摇篮式车架，也是一种空间的结构形式，将发动机安装在摇篮形中，为了更好的保护发动机，钢管支撑在发动机的下面，因此此类车架一般应用于越野车中。

摩托车维修知识摩托车是最简单、最不安全的机动车。

近年来，随着摩托车的大量普及，我们在感受到它给人们的生活带来方便与快捷的同时，也为它的安全性能差和爱出毛病易抛锚而备受困惑。

作为一种机械车辆，出车前先检查是离不了的，大问题一定要让专业人员帮助解决，今天，我为大家准备的是一些常见的，简单的易操作的检修方法及保养常识，衷心希望各位朋友通过今天的学习，都会有一定收获！火花塞保养火花塞是摩托车发动机的关键部件。

混合气的正常燃烧是发动机正常运转的关键。

首先，每种发动机所用的火花塞的型号有所不同，主要是热值、螺纹尺寸等不同，所以一定要使用规定型号火花塞。

发动机正常燃烧，拧下火花塞观察，电极正常应该是赭红色，如果发黑，即有积碳，说明混合气过浓，燃烧不充分，应该清理积碳。

用尖锥清理中央电极凹槽和L极的积碳；调整火花塞间隙：GS125（0.6-0.9mm），QS150T（0.7-0.8mm），火花塞上积碳会妨碍良好的火花，并可能导致断火；若发现火花塞易潮湿或烧得灰白，说明火花塞热值不匹配，则应该到轻骑铃木指定维修店更换相适应的火花塞注意：1、确定螺纹尺寸和塞杆长度。

若塞杆过短，会在塞孔的螺纹部造成积碳及致损坏发动机。

2、在应用火花塞扳手之前，可用手小心地将火花塞旋入汽缸头的螺纹部，以防损坏。

3、利用专用随车工具火花塞套筒，将火花塞拧紧至规定的紧固扭矩。

空滤器的保养空滤器是摩托车的呼吸系统。

如果空滤器被灰尘阻塞，进气阻力将变大，会使发动机输出动力下降，油耗增大，更能使发动机难以启动，易熄火，严重的是灰尘进入缸体内部，会加剧发动机部件的磨损。

清洁空滤器要按以下步骤进行：从车上拆下空滤器滤芯；如果滤芯是海绵泡沫，可用中性洗涤液仔细清洗，切勿用力拧，清洗完毕晾干水分，滴2-3滴机油（为了吸附空气中的极细小灰尘），用手握匀，按原状装回；如果是纸质滤芯，切不可用液体清洗，可用力磕打内部灰尘，有条件用压缩气体按进气反方向吹（千万不可搞反，否则将灰尘吹进纸芯孔隙中将阻塞更严重）；例：QS150T纸芯从内侧向外吹，风暴太子从外圈向中孔吹。

机车用单元制动器悬挂连杆的断裂问题分析王雪萍;张军;朱黄石;孙传喜【摘要】保证准确有效的制动是列车安全运行的重要保障,踏面单元制动器中闸瓦过度磨损、不缓解及零件损坏等故障成为事故发生的巨大隐患.针对机车用单元制动器的悬挂连杆断裂问题,建立车轮-闸瓦-闸瓦托-悬挂连杆整体三维有限元模型和悬挂连杆三维有限元模型,分别对悬挂连杆进行受力分析和强度分析.通过计算结果和现场情况的对比分析,得出结论:悬挂连杆在制动作业时,同时承受轴向的拉压作用力以及车轮与闸瓦摩擦所产生的横向力;由于横向力的存在,使悬挂连杆在制动工况下的应力值有明显增大;悬挂连杆的圆角及中部位置属于应力集中区域且最大应力点位于圆角处,这是悬挂连杆断裂的主要原因.【期刊名称】《北京建筑工程学院学报》【年(卷),期】2018(034)002【总页数】5页(P55-59)【关键词】单元制动器;悬挂连杆;断裂;有限元;应力集中【作者】王雪萍;张军;朱黄石;孙传喜【作者单位】北京建筑大学机电与车辆工程学院城市轨道交通车辆服役性能保障北京市重点实验室,北京100044;北京建筑大学机电与车辆工程学院城市轨道交通车辆服役性能保障北京市重点实验室,北京100044;北京建筑大学机电与车辆工程学院城市轨道交通车辆服役性能保障北京市重点实验室,北京100044;大连交通大学交通运输工程学院,辽宁大连116028【正文语种】中文【中图分类】U211.5;U270.1+2为满足国内日益增长的运输需求，力图对铁路车辆以及城市轨道交通车辆实现速度及运输量的进一步提升，列车制动系统的有效性及准确性变得至关重要[1].踏面单元制动器是目前在铁路及城市轨道交通中应用较广的一种空气制动装置. 以压缩空气为动力源，通常分为常用行车单元制动器与带停放功能单元制动器两种型号，可以实现常用制动、紧急制动和弹簧停车制动，并可以通过气动和手动两种方式实现弹簧停车制动的缓解. 现已研制出多种型号，并广泛应用于铁路车辆以及城市轨道交通车辆[2-5].单元制动器由于近些年工作负荷增加而出现多种问题. 例如，由于机车转向架中间轴的横向偏移量较大导致的闸瓦偏磨现象[6]以及一定程度的闸瓦不缓解[7]；与闸瓦托相连的悬挂连杆在使用过程中多次发生开裂现象，有的甚至断裂失效.邹伟等[8]通过简化闸瓦托结构发现，由于受到车轮的摩擦力矩，闸瓦在制动过程中会产生小幅度偏转，因此与其相连的悬挂连杆出现横向位移. 本文借鉴国内外学者对柴油机连杆进行强度分析的有限元方法[9-11]，针对机车用单元制动器的悬挂连杆断裂问题，研究闸瓦托在制动过程中受到的接触力以及轮瓦接触面间的摩擦力(即悬挂连杆受到的横向力)，分别建立车轮- 闸瓦三维有限元接触模型以及悬挂连杆的三维有限元模型，研究悬挂连杆的受力情况及强度分析.1 悬挂连杆受力分析1.1 车轮- 闸瓦- 闸瓦托- 悬挂连杆整体有限元模型为研究悬挂连杆的受力情况，根据JM3标准机车型面与单元制动器装配图纸尺寸建立车轮- 闸瓦- 闸瓦托- 悬挂连杆整体三维有限元模型(图1)，并进行接触计算分析.图1 车轮- 闸瓦- 闸瓦托- 悬挂连杆整体有限元模型车轮采用车轮钢材料，弹性模量为205 GPa，泊松比为0.3；闸瓦采用合成材料，弹性模量为1.5 GPa，泊松比为0.3；悬挂连杆及闸瓦托为铸铁材料，弹性模量为169 GPa，泊松比为0.275；轮瓦接触面间的摩擦系数设置为0.5. 车轮与闸瓦模型采用八节点线性六面体单元，悬挂连杆与闸瓦托由于结构复杂而采用四面体单元；将车轮与闸瓦的接触区部分的网格细化以保证计算精度，模型的结点数为117 007，单元数为71 606，如图2所示.图2 有限元模型网格划分及轮瓦接触区网格细化将车轴两端完全固定，即约束X，Y，Z的平动和转动，将连杆与闸瓦托间使用销链接，闸瓦托与闸瓦绑定. 并将单元制动器的设计紧急制动力施加在闸瓦背面，大小为44 kN.1.2 轮瓦接触力分析单元制动器的悬挂连杆与闸瓦托相连，闸瓦托与闸瓦绑定. 为研究悬挂连杆的受力情况，对轮瓦接触面的接触力进行分析.闸瓦表面的接触法向应力如图3所示. 可以看出，当在闸瓦背面施加制动压力时，车轮踏面与闸瓦的整个上表面贴合，由于车轮型面为磨耗型的，踏面存在锥度，闸瓦面上各个节点受力不等，靠近轮缘侧及中部受力明显偏大，其中最大接触应力为2.536 MPa，位于左侧边缘处.图3 闸瓦表面的接触法向应力闸瓦表面的接触横向切应力如图4所示. 可以看出，当在闸瓦背面施加制动压力时，闸瓦面上各个节点均受到横向切应力且受力方向均为负向，闸瓦表面两侧受力不均，左侧受力明显偏大，其中最大接触横向切应力为0.342 9 MPa.图4 闸瓦表面的接触横向切应力将闸瓦表面各个节点的接触横向切应力求和后与接触面积相乘，即可得到制动工况时轮瓦接触面间摩擦力的数值.1.3 悬挂连杆横向力计算经过计算，在紧急制动工况时，轮瓦接触面的摩擦力为3.022 kN，方向为负向. 由于单元制动器的悬挂连杆与闸瓦托相连，因此在紧急制动工况时，悬挂连杆不仅承受44 kN的轴向力，还承受由轮瓦摩擦产生的3.022 kN的横向力.2 悬挂连杆强度分析2.1 建立悬挂连杆有限元模型针对悬挂连杆的断裂问题，单独建立悬挂连杆的三维有限元模型(图5)，并进行强度分析.悬挂连杆为球墨铸铁铸件[12]，密度为7 100 kg/m3；弹性模量为169 GPa；泊松比为0.275；屈服极限为σs≥310 MPa[13]. 未对连杆结构进行简化以保证计算准确性，采用四节点线性四面体单元. 结点数为8 615，单元数为33 980.将模型的内表面①完全固定，内表面③约束X、Y、Z三个方向的旋转自由度；在内表面③施加轴向(Y向)压力或者拉力，侧表面②施加横向力(X向).图5 悬挂连杆模型据了解，裂纹多是启裂于悬挂连杆圆角处，推断该处可能出现应力集中，因此对圆角处的网格单元边长细化为1 mm以提高计算精度，如图6所示.图6 圆角处网格细化2.2 悬挂连杆研究工况为了分析悬挂连杆断裂的根本原因，分别对悬挂连杆的有限元模型在以下3种不同载荷工况进行等效应力计算：1) 工况一：施加紧急制动时产生的拉力或压力44 kN.2) 工况二：施加紧急制动时产生的压力44 kN以及横向力3.022 kN.3) 工况三：施加紧急制动时产生的拉力44 kN以及横向力3.022 kN.3 悬挂连杆应力分析3.1 在工况一下的应力分析对悬挂连杆分别施加轴向的拉力或压力(如箭头所示)，通过悬挂连杆的应力图(图7、图8)可以看出，悬挂连杆在紧急制动时压力工况的受力情况与紧急制动时拉力工况一致. 当悬挂连杆仅承受制动轴向力时，连杆两侧面的圆角均为应力集中区域，其中最大的Mises应力值为270.6 MPa，未超过材料的屈服极限，圆角a的最大应力点位于侧面与下表面的交界处，圆角b的最大应力点位于侧面与下表面的交界处，如图9所示；连杆的中部(图7及图8的c处)受到的Mises应力值最高为157.9 MPa，主要集中在连杆中部弯曲处周围.图7 轴向拉力工况的连杆应力图图8 轴向压力工况的连杆应力图图9 圆角a、b的应力图3.2 在工况二下的应力分析对悬挂连杆施加轴向的压力及横向力(如箭头所示)，通过悬挂连杆的应力图(图10)可以看出，当悬挂连杆同时承受紧急制动时的压力以及横向力时，正面侧的圆角处为应力集中区域，最大的Mises应力值为332.4 MPa，超过了材料的屈服极限，位于圆角与下表面交界处(图11)；同侧的连杆中部(图10的位置b)受到的Mises应力值最高为193.9 MPa，主要集中在连杆中部弯曲处周围.图10 工况二的连杆应力图图11 圆角a的应力图3.3 在工况三下的应力分析图12为悬挂连杆同时承受紧急制动时拉力以及横向力时的应力情况(如箭头所示). 可以看出，应力集中区域与工况二相对，位于背面侧的圆角处，最大的Mises应力值为341.8 MPa，超过了材料的屈服极限，位于圆角面与下表面交界处(图13)；同侧的连杆中部(图12的位置b)受到的Mises应力值最高为199.4 MPa，主要集中在连杆中部弯曲处附近.图12 工况三的连杆应力图图13 圆角a的应力图3.4 各载荷工况的对比分析将以上3种工况中圆角处与连杆中部的最大Mises应力值汇总，如图14所示. 可以看出，当悬挂连杆处于紧急制动时的拉力工况时，由于横向力的存在，使悬挂连杆的圆角及连杆中部处的最大应力值增大约26.3%，且最大应力超过了材料的屈服极限，使部件发生了塑性变形；当施加相同横向力时，悬挂连杆在拉力工况时圆角及连杆中部处的最大应力值比压力工况又有所增大.图14 不同工况下的悬挂连杆应力值可见，悬挂连杆的圆角处为应力集中区域，最大应力点位于圆角与下表面交界处，这将成为裂纹扩展点，与断裂工件的启裂点位置一致，如图15所示.图15 悬挂连杆断裂图4 结论本文建立车轮- 闸瓦有限元接触模型研究悬挂连杆的受力情况和建立悬挂连杆有限元模型对悬挂连杆进行强度分析，通过综合分析上述计算结果，得出以下结论：1)机车用单元制动器的悬挂连杆在制动作业时，不仅承受轴向的拉压作用力，还承受车轮踏面斜度所产生的横向力，其值可达到3.022 kN.2)由于横向力的存在，使悬挂连杆在制动工况下的应力值有明显增大，其中圆角及连杆中部处的最大Mises应力值增大约26.3%.3)悬挂连杆的圆角及中部位置属于应力集中区域，最大应力点位于圆角处且最大可达340 MPa，已超过材料的屈服极限，是悬挂连杆断裂的主要原因，与断裂工件的启裂点位置一致.参考文献：【相关文献】[1] 鲍维千. 机车总体及转向架[M]. 北京:中国铁道出版社，2010:219-228.[2] 宋传云，孔德鹏，王震，等. UT7(S)型单元制动器的研制与运用[J]. 铁道车辆，2014，54(6):26-30.[3] 曹兴贵. QB-2、QB-2S型单元制动器的故障分析和改进[J]. 内燃机车，2005，373(3):45-48.[4] 王延飞，张海军，刘涛. HX_D3电力机车单元制动器的日常运用检修和维护[J]. 铁道机车车辆，2011，31(4):103-106.[5] 王旭东. HXN_3型机车国产化单元制动器的研制[J]. 轨道交通装备与技术，2017(1): 11-13.[6] 王国明. 抗闸瓦偏磨的新型机车踏面单元制动器的研制[J]. 内燃机车，2012，459(5): 10-12.[7] 齐斌. 新型踏面单元制动器的研制[J]. 电力机车与城轨车辆，2003，26(1): 23-24.[8] 邹伟，万建兵，艾正武. 一种新型踏面制动单元闸瓦托的研制及分析[J]. 科技信息，2013(12): 350-350.[9] Meng J. Finite Element analysis and structure optimization of the 195 diesel engine connecting rod[J]. Journal of Mechanical Transmission, 2012, 36(7): 65-68.[10] 屠丹红，姜树李，曹茉莉. 498连杆组件的有限元分析[J]. 内燃机学报，2004, 22(2): 176-181.[11] 贾德文，白建勇，秦飞，等. 柴油机连杆疲劳断裂仿真研究[J]. 机械强度，2016，38(3):635-639.[12] 杨怀军. 针对出口机车单元制动器故障的优化设计[J]. 轨道交通装备与技术，2017(2): 37-38.[13] 闻邦椿，张义民，鄂中凯，等. 机械设计手册[M]. 北京:机械工业出版社，2015:17-21.。