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地鐵車(chē)鉤是車(chē)輛安全運(yùn)行的關(guān)鍵部件之一，在地鐵車(chē)輛連掛和制動(dòng)過(guò)程中承受車(chē)輛間的縱向瞬間沖擊載荷。為了避免發(fā)生脫鉤或者車(chē)鉤斷裂，對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度分析是很必要的。
目前隨著地鐵運(yùn)行速度的提高、載客量上升、連掛速度提高，國(guó)產(chǎn)舊式密接式車(chē)鉤已經(jīng)不能滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。對(duì)于新設(shè)計(jì)的密接車(chē)鉤進(jìn)行強(qiáng)度分析既可以計(jì)算出在最大沖擊載荷下的應(yīng)力分布，又可以依據(jù)強(qiáng)度分析數(shù)據(jù)對(duì)車(chē)鉤零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)。本研究根據(jù)某新型國(guó)產(chǎn)密接式車(chē)鉤承受縱向沖擊載荷工況進(jìn)行強(qiáng)度分析，并對(duì)某些構(gòu)件提出了優(yōu)化建議。
車(chē)鉤建模是強(qiáng)度分析的必要前提，只有車(chē)鉤模型建立準(zhǔn)確才能有效分析車(chē)鉤上各構(gòu)件的應(yīng)力分布。采用三維實(shí)體建模軟件Solidworks建立密接式車(chē)鉤各個(gè)零部件的實(shí)體模型，建模過(guò)程中忽略小的倒角和圓角特征以保證有限元?jiǎng)澐志W(wǎng)格時(shí)不產(chǎn)生網(wǎng)格突變，影響分析精度。
新型密接式自動(dòng)車(chē)鉤是1個(gè)組裝體，在各個(gè)零件建模完成后必須進(jìn)行組裝以便檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臏?zhǔn)確性。研究的密接式自動(dòng)車(chē)鉤模型如圖所示。圖是車(chē)鉤非工作狀態(tài)內(nèi)部結(jié)構(gòu)模型，車(chē)鉤連掛后工作狀態(tài)模型。由于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不同，新型密接式自動(dòng)車(chē)鉤工作原理不同于國(guó)產(chǎn)老式密接式車(chē)鉤。國(guó)產(chǎn)老式密接式車(chē)鉤在拉壓狀況下均由鉤體上的凸錐承受載荷，鉤舌的強(qiáng)度有較大富余，薄弱構(gòu)件為鉤體。新型密接式車(chē)鉤在受拉壓時(shí)，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(shí)受力，受拉時(shí)不受力，所以新型車(chē)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(chē)鉤連接時(shí)，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(shí)移動(dòng)，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(shí)才沿連接時(shí)反方向旋轉(zhuǎn)解鉤。采用線(xiàn)性靜態(tài)有限元分析方法對(duì)車(chē)鉤進(jìn)行強(qiáng)度分析。有限元方法能夠有效求解出構(gòu)件上的應(yīng)力分布狀態(tài)，對(duì)構(gòu)件材料選用和結(jié)構(gòu)改進(jìn)能夠提供直觀(guān)的數(shù)據(jù)。
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