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地鐵車鉤是車輛安全運行的關鍵部件之一，在地鐵車輛連掛和制動過程中承受車輛間的縱向瞬間沖擊載荷。為了避免發(fā)生脫鉤或者車鉤斷裂，對其進行強度分析是很必要的。
目前隨著地鐵運行速度的提高、載客量上升、連掛速度提高，國產(chǎn)舊式密接式車鉤已經(jīng)不能滿足強度要求。對于新設計的密接車鉤進行強度分析既可以計算出在最大沖擊載荷下的應力分布，又可以依據(jù)強度分析數(shù)據(jù)對車鉤零件進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進。本研究根據(jù)某新型國產(chǎn)密接式車鉤承受縱向沖擊載荷工況進行強度分析，并對某些構(gòu)件提出了優(yōu)化建議。
車鉤建模是強度分析的必要前提，只有車鉤模型建立準確才能有效分析車鉤上各構(gòu)件的應力分布。采用三維實體建模軟件Solidworks建立密接式車鉤各個零部件的實體模型，建模過程中忽略小的倒角和圓角特征以保證有限元劃分網(wǎng)格時不產(chǎn)生網(wǎng)格突變，影響分析精度。
新型密接式自動車鉤是1個組裝體，在各個零件建模完成后必須進行組裝以便檢驗模型的準確性。研究的密接式自動車鉤模型如圖所示。圖是車鉤非工作狀態(tài)內(nèi)部結(jié)構(gòu)模型，車鉤連掛后工作狀態(tài)模型。由于設計結(jié)構(gòu)不同，新型密接式自動車鉤工作原理不同于國產(chǎn)老式密接式車鉤。國產(chǎn)老式密接式車鉤在拉壓狀況下均由鉤體上的凸錐承受載荷，鉤舌的強度有較大富余，薄弱構(gòu)件為鉤體。新型密接式車鉤在受拉壓時，其主要受力部件是鉤舌、鉤鎖連接桿和中心軸，鉤體凸錐在受壓時受力，受拉時不受力，所以新型車鉤的主要受力部件是鉤舌、鉤鎖連接桿。連掛工況下內(nèi)部構(gòu)件組成如圖所示平行四邊形結(jié)構(gòu)。車鉤連接時，鉤鎖連接桿頭部和鉤舌上的圓弧面重合，起到連接的目的。鉤舌定位桿由于受鉤體上檔塊的限制不能在承受載荷時移動，保證鉤舌不旋轉(zhuǎn)，起到鎖定的目的。鉤舌只有在受到解鉤氣缸的作用力時才沿連接時反方向旋轉(zhuǎn)解鉤。采用線性靜態(tài)有限元分析方法對車鉤進行強度分析。有限元方法能夠有效求解出構(gòu)件上的應力分布狀態(tài)，對構(gòu)件材料選用和結(jié)構(gòu)改進能夠提供直觀的數(shù)據(jù)。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設計│有限元分析│強度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術服務與解決方案
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