JS6105H型客车车架纵梁开裂原因分析及设计改进

Ａｂｔａ ｔＴｈ ａ ｅ ｐ ｌ ｓｔ ｅｆ ｉ ｌｍｅ ｔ ｅｈ ｄｔ ｈ ｏ ｃ ｒ ｍｅｌｎ ｉ ｄｎ ｌｂ ａ ｃａ ｋｒ ａｏ ｎ ｌｓｓａ ｄ ｓｒ ｃ ： ｅｐ ｐ ｒａ ｐｉ ｈ ｉ ｔ ｅｅ ｎ ｔｏ ｏｔ ｅｃ ａ ｈｆａ ｏ ｇｔ ｉａ ｅ ｍ ｒｃ ｅ ｓ ｎａ ａｙ ｉ ｎ ｅ ｎ ｅ ｍ ｕ
１ １ 外 横梁 结构 改进 ．
图 １ 原车架结构几何模型
因车身结构 限制 ， 原此处外横梁后弯 １０１１， ０ ＩＩ Ｔ Ｔ 使用过程中该处纵梁 出现开裂 。分析认为 ， 该处纵 梁受力较大且比较集 中， 外横梁外侧作用力向下 ， 钢 板支架作用力 向上 ， 外横梁 的后弯又产生一个弯矩 ， 交替 作用 使纵 梁产 生疲 劳破 坏 。
５ 结束语
目前 ， 国内许多汽车厂都没有普及应用三维设 计 软件 ， 导致 效率 较 低 、 图纸 错 误 不 少 、 计 质 量低 设 下、 制造成本过高。与 国际上著名 的汽车制造厂相 比， 水平落后几十年 。应用 Ｓ ｌ Ｗｏｋ２０ 三维设 ｏ ｄ ｒｓ０ ５ ｉ 计软 件提 高 了设 计 质 量 ， 减 少 了设 计 中 的许 多 错 也
改进 时将 外横 梁 做 成 一个 框 形 ， 消 除 了前 后 既 方向的弯矩 ， 又使外横梁的作用力得到分散 ， 同时使 纵梁局部的弯曲刚度有所提高 。改进后结构见图 ２ 部位一 。 １２ 纵 梁 结构 改进 ． 原设计时考虑发动机 的安装空间， 将纵梁在发 动机后悬置前 向外侧弯曲了 ７ ｍ， ０ｍ 使用过程中外 弯起 点处 纵梁 出现 了开裂 。 经分析 ， 一方 面 ， 原纵梁 开档 ８０ｍ ｌ 外弯后 ４ ｉ， ｌ 开档为 ９０ｍ 外弯处弯矩增大较多 ， １ ｍ， 使车架此处 的受力 比其他部位增加 ； 另一方面 ， 纵梁构件在用模 具成型时 ， 外弯处为拉伸变形 ， 拉伸变形使纵梁板厚 变薄 ， 特别是 上 下翼 面边缘 ， 薄处 由原 ６ｍｍ 变 为 最
・
误。实践证明， 大力推广应用三维设计软件是提高 设 计 质量 的一个 好 方法 。 参考文献 ：
［］ 田东．ｏｄ ｒｓ ０ ５ １ Ｓｌ Ｗｏｋ ０ 三维机械设 计 ［ ． ｉ ２ Ｍ］ 北京 ： 机械
工 业 出 版社 ，０ ６ ２０．
［］ Ｓ ｌＷｏｋ 公 司． ２ ｏ ｄ ｒｓ ｉ 生信 实 维公 司 （ ）Ｓｌ Ｗｏｋ 装 译 ． ｏ ｄ ｒｓ ｉ 配体建模 ［ 【． Ⅳ］ 北京 ： 机械工业出版社 ，０ ５ ２０ ．
摘 要： 用有 限元 法进行 客 车车 架纵 梁开裂 原 因分析 及设 计 改进 。 应 关键词： 车 ； 架 ； 客 车 设计 改进 ； 限元 有
中图分类号 ： ４ ３３ Ｕ ６．２ 文献标 识码 ： Ｂ 文章编号 ：０ ６３ ３ ｛０ ７ ０ —０ ２０ １０ —３ １ ２ ０ ｝５０ １ —３
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第 ５期
２０ ０ ７年
客
车
技
术
与
研
究
・
设计 ・ 计算 ・ Fra Baidu bibliotek究 ・
Ｊ ６ Ｈ型 客车车架纵梁开裂原因分析及设计改进 Ｓ ５ １ ０
倪 海涛 ，陈青 生 ， 晓 东 钱
、 （ 扬州亚 星客 车股 份有 限公 司 技术 中心 ， 江苏 扬州 ２５０） ２１０
静、 动态 分析 。
１ 问题 描 述 及 结构 改进
Ｊ ６０ Ｈ 型客车是本公 司根据市 场需求 开发 Ｓ １５ 研制的团体客车， 使用中部分车辆出现大梁开裂 ， 部 位为纵梁后钢板后支架处（ 见图 １ 部位一） 及纵梁 向 外弯处（ 见图 １ 部位二） 。经对大梁开裂部位进行分 析， 重新进行局部结构设计 ， 改进 了原先结构的不合 理之 处 。
修 改 稿 日期 ：０ ７０ —１ ２０ —２１
１ ・ ２
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设计 ・ 计算 ・ 研究 ・
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客
车
技
术
与
研
究
２０ ０ ７年
第５ 期
５ ２ｍｍ， 变薄 处正 是受 力最 大 处 。 ． 而 改进 时 ， 纵梁 板 厚 不 变 ， 纵 梁 外 弯 取 消 ， 发 将 在 动机 后悬置 前 将纵 梁后 段 断开 ， 纵梁 下 沉 ， 样 既 尾 这 解 决 了发 动机 的安 装 空 间 ， 架重 量 及成 本 又几 乎 车 没 有增 加 。改 进后 结构 见 图 ２部位 二 。
１３ 内横 梁 连接 板改 进 ．
表 １
前后悬架板簧参数
钢板弹簧参数 钢板 弹簧刚度 ｋ Ｎ／ （ ｍ） 钢板 弹簧 长度 １ｍ） （ 钢板弹簧宽度 ｂ ｍ） （ 钢的弹性模量 Ｅ Ｎ／ ） （ ｍ２
柔 性 梁 高 度 ｈ ｍ） （ 柔性 梁截面面积 Ａ（ ） ｍ２
前悬 后悬 ２ ００ ０ ２ ０ ４ ０００ ２ ０ １ ５ ．６ １６ ．５ Ｏ Ｏ ．９ Ｏ１ ． ２ ５ Ｅ １ ２ ５ Ｅ ｌ ． Ｏ ＋ｌ ． Ｏ ＋ １
ｄ ｓｇ ｐ ｏ ｅ ｅ ｔ ｅ ｉｎｉ ｒ ｖ ｍ ｎ ． ｍ
Ｋｅ ｒ ｓ ｃ ａ ｈ；ｆａ ；ｄ ｓｇ ｐ ｏ ｅ ｅ ｔ ｉ ｉ ｌｍ ｅ ｔ ｙ ｗｏ ｄ ： ｏ ｃ ｒ ｍｅ ｅ ｉｎ ｉ ｒ ｖ ｍ ｎ ；ｆｎ ｔ ｅ ｅ ｎ ｍ ｅ
在 客车 新 车型 的 开发 设 计 中 ， 断 车 架 结 构 的 判
合理性及车架结构静 、 动态性能的优劣， 并对车架结 构设计进行优化 ， 是一项十分重要 的工作 。由于车 架的结构十分复杂 ， 用经典力学方法很难得 到精确 的优化解 ； 在设计早期引入有 限元分析 （ Ｅ 技术 Ｆ Ａ） 不仅可以减少昂贵 的强度余量设计 ， 而且使车架 的 可靠性 大 幅度提 高 。 本 文 以 Ｊ ６０ Ｈ 型客 车车架 为 研究 对 象 ， 用 Ｓ １５ 应 Ａ ＳＳ Ｎ Ｙ 有限元分析软件 ， 对车架结构改进前 、 分 后 别研究 ， 探讨整车建模方法及建立整车模型 ， 并进行