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地铁密接式车钩强度分析及优化

发布于:2016-02-22 17:42
强度分析

      地铁车钩是车辆安全运行的关键部件之一,在地铁车辆连挂和制动过程中承受车辆间的纵向瞬间冲击载荷。为了避免发生脱钩或者车钩断裂,对其进行强度分析是很必要的。
      目前随着地铁运行速度的提高、载客量上升、连挂速度提高,国产旧式密接式车钩已经不能满足强度要求。对于新设计的密接车钩进行强度分析既可以计算出在最大冲击载荷下的应力分布,又可以依据强度分析数据对车钩零件进行结构优化改进。本研究根据某新型国产密接式车钩承受纵向冲击载荷工况进行强度分析,并对某些构件提出了优化建议。
      车钩建模是强度分析的必要前提,只有车钩模型建立准确才能有效分析车钩上各构件的应力分布。采用三维实体建模AppSolidworks建立密接式车钩各个零部件的实体模型,建模过程中忽略小的倒角和圆角特征以保证有限元划分网格时不产生网格突变,影响分析精度。
      新型密接式自动车钩是1个组装体,在各个零件建模完成后必须进行组装以便检验模型的准确性。研究的密接式自动车钩模型如图所示。图是车钩非工作状态内部结构模型,车钩连挂后工作状态模型。由于设计结构不同,新型密接式自动车钩工作原理不同于国产老式密接式车钩。国产老式密接式车钩在拉压状况下均由钩体上的凸锥承受载荷,钩舌的强度有较大富余,薄弱构件为钩体。新型密接式车钩在受拉压时,其主要受力部件是钩舌、钩锁连接杆和中心轴,钩体凸锥在受压时受力,受拉时不受力,所以新型车钩的主要受力部件是钩舌、钩锁连接杆。连挂工况下内部构件组成如图所示平行四边形结构。车钩连接时,钩锁连接杆头部和钩舌上的圆弧面重合,起到连接的目的。钩舌定位杆由于受钩体上档块的限制不能在承受载荷时移动,保证钩舌不旋转,起到锁定的目的。钩舌只有在受到解钩气缸的作用力时才沿连接时反方向旋转解钩。采用线性静态有限元分析方法对车钩进行强度分析。有限元方法能够有效求解出构件上的应力分布状态,对构件材料选用和结构改进能够提供直观的数据。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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