论文部分内容阅读
摘要：车架是特种重型汽车承载及保证车体正确运动的核心部件，其强度不仅决定了整车能否正常还会影响到整车的行车安全性。本文分析了车架的失效形式与常见损伤原因，以及车架裂纹的检查与焊修方法等，供同行参考。
关键词：特种车辆;车架损伤;诊断;检修
前 言
车架是重型汽车承载及保证车体正确运动的核心部件，也是核心的承力部件，重型汽车的大部分部件，如驾驶室、动力总成、悬架、货箱、举升系统等都与车架直接相连，在汽车行驶过程中，车架会承受来自路面的冲击载荷产生的弯矩和剪力，因此，为了汽车能够正常行驶，必须保证车架具有足够的强度。本文分析了车架的失效形式与常见损伤原因，以及车架裂纹的检查与焊修方法等，供同行参考。
一、车架的失效形式与常见损伤原因分析
特种车辆车架的作用是承受载荷，包括汽车自身零部件的重量和行驶时所受的冲击、扭曲、惯性力等。特种重型车辆现有的车架种类有大梁式、承载式、钢管式及特殊材料一体成型式等。车架不但承担发动机、车身、底盘、货物的重量，而且还承受重型车辆行驶时所产生的各种力和力矩。因此，其可靠性不仅关系到整车能否正常运行，而且还关系到整车安全性。在车辆使用中，重型车辆车架在实际环境中要面对的有以下压力：
1、负载弯曲。
从字面上就可以十分容易的理解这个压力，车辆的非悬挂重量，是由车架承受的，通过轮轴传到地面。而这个压力，主要会集中在轴距的中心点。因此车架底部的纵梁和横梁，一般都要求较强的刚度。非水平扭动。当前后對角车轮遇到道路上的不平而滚动，车架的梁柱便要承受这个纵向扭曲压力，情况就好像要将一块塑料片扭曲成螺旋形一样。
2、横向弯曲。
所谓横向弯曲，就是车辆在转弯时重量的惯性（即离心力）会使车身产生往外甩的倾向，而轮胎的抓着力会和路面形成反作用力，两股相对的压力将车架横向扭曲。
3、水平菱形扭动。
因为车辆在行驶时，每个车轮因为路面和行驶情况的不同，路面的铺设情况、凹凸起伏、障碍物及进出弯角等等，每个车轮会承受不同的阻力和牵引。重型车辆车架在使用过程中往往会出现变形（包括弯曲变形、扭转变形）、裂纹、锈蚀、螺栓和铆钉松动等失效形式。由于车架是汽车的装配基体，并承受各种载荷的作用，在某些情况下有可能出现车架的弯曲和扭转变形。车架的变形会导致汽车各总成之间的装配、连接位置发生变化，使得各系统出现故障。为了汽车整体布局、安装的需要，车架常要制成各种形状，在形状急剧变化的地方往往会由于应力集中而导致裂纹、断裂，所以早期发现车架的裂纹对于汽车的安全非常重要。恶劣的工作环境往往会使汽车车架锈蚀，路面不平产生的冲击振动会使螺栓、铆钉等连接松动。车架损坏后，如果盲目地进行修补和加固，非但得不到预期效果，有时甚至会削弱车架的强度，在修复后的使用中更容易引起变形和断裂。
二、车架裂纹的检查与焊修方法
从外观上检查车架是否有严重的变形、裂纹、锈蚀、螺栓或铆钉松动等现象。特种重型车辆车架出现裂纹不容忽视。如果较小裂纹不及时整修，使其继续扩大，将导致整个车辆报废。重型车辆在行驶过程中，由于受各种载荷的影响，车架的纵梁会产生弯曲应力和剪切应力，特别是在路面不平、重型车辆严重超载或载荷分布不合理、紧急制动等情况下，将使车架承受的弯曲和剪切应力值和分布产生很大变化。重型车辆制动时应力值较静载荷状态下增大2 ～ 3倍。车架的断面虽然是按等强度和一定的安全系数设计的，但常因结构不完善、最大载荷位置偏移和严重超载，造成在最大应力处发生断裂。车架某局部由于应力集中，也往往会产生裂纹。例如：在螺孔、铆钉孔等处。尤其是这些孔在加工或拆卸铆钉时，不正确地操作而造成的疵病形成了应力集中点，在纵梁和横梁连接处、转角处、槽形断面急剧拐弯处都容易产生应力集中。特种重型车辆车架纵梁和横梁如发现裂纹应及时修理。车架上不重要的部位产生裂纹可以直接焊接修复;车架上受力较大的部位产生裂纹除将裂纹修复外，还应采取局部加强的方法。一般采用加强板的办法。加强板的形状和尺寸取决于车架纵梁的损坏部位、裂纹长度和受力情况的影响等。纵梁裂纹视其裂纹部位及长短，采取不同的修理方法。现将常用的修理方法简述如下：
裂纹尚未扩展到整个纵梁横截面，且不在最大受力部位：修理前先进行车架校正，保持车架的固有直度;用砂布或钢丝刷打磨焊缝处，使裂纹处露出金属光泽，然后仔细检查，确定裂纹界限（即裂纹末端），在界限延伸10 mm处钻5 ～ 8 mm 的限止孔;在裂纹处用砂轮或凿子修切，并形成V 型焊道坡口;填焊时从限止孔开始直至裂纹另一末端，并在反面同
样进行焊补。施焊时的环境温度应在0 ℃以上，最后修平;加强腹板。当纵梁上的裂纹较短时，可加焊加强腹板。腹板厚度及材料应与纵梁相同，腹板长度不少于600 mm。腹板与纵梁焊接时，焊缝周围也应预先打磨，施焊方向应自腹板中央移向两端。当纵梁上裂纹较长时，可采用三角形腹板加强。腹板厚度不应大于纵梁厚度。焊接三角形腹板时，先将腹板放在裂纹对称的位置上，点焊3 ～ 4 处，然后沿周围焊牢。
参考文献：
[1]谭继绵，张代胜.汽车结构有限元分析阿]清华大学出版社，2009
[2]陈学峰，刘立萍.基牵引车车架静态强度分析[[J] Altair2009 HyperWorks技术大会论文集
关键词：特种车辆;车架损伤;诊断;检修
前 言
车架是重型汽车承载及保证车体正确运动的核心部件，也是核心的承力部件，重型汽车的大部分部件，如驾驶室、动力总成、悬架、货箱、举升系统等都与车架直接相连，在汽车行驶过程中，车架会承受来自路面的冲击载荷产生的弯矩和剪力，因此，为了汽车能够正常行驶，必须保证车架具有足够的强度。本文分析了车架的失效形式与常见损伤原因，以及车架裂纹的检查与焊修方法等，供同行参考。
一、车架的失效形式与常见损伤原因分析
特种车辆车架的作用是承受载荷，包括汽车自身零部件的重量和行驶时所受的冲击、扭曲、惯性力等。特种重型车辆现有的车架种类有大梁式、承载式、钢管式及特殊材料一体成型式等。车架不但承担发动机、车身、底盘、货物的重量，而且还承受重型车辆行驶时所产生的各种力和力矩。因此，其可靠性不仅关系到整车能否正常运行，而且还关系到整车安全性。在车辆使用中，重型车辆车架在实际环境中要面对的有以下压力：
1、负载弯曲。
从字面上就可以十分容易的理解这个压力，车辆的非悬挂重量，是由车架承受的，通过轮轴传到地面。而这个压力，主要会集中在轴距的中心点。因此车架底部的纵梁和横梁，一般都要求较强的刚度。非水平扭动。当前后對角车轮遇到道路上的不平而滚动，车架的梁柱便要承受这个纵向扭曲压力，情况就好像要将一块塑料片扭曲成螺旋形一样。
2、横向弯曲。
所谓横向弯曲，就是车辆在转弯时重量的惯性（即离心力）会使车身产生往外甩的倾向，而轮胎的抓着力会和路面形成反作用力，两股相对的压力将车架横向扭曲。
3、水平菱形扭动。
因为车辆在行驶时，每个车轮因为路面和行驶情况的不同，路面的铺设情况、凹凸起伏、障碍物及进出弯角等等，每个车轮会承受不同的阻力和牵引。重型车辆车架在使用过程中往往会出现变形（包括弯曲变形、扭转变形）、裂纹、锈蚀、螺栓和铆钉松动等失效形式。由于车架是汽车的装配基体，并承受各种载荷的作用，在某些情况下有可能出现车架的弯曲和扭转变形。车架的变形会导致汽车各总成之间的装配、连接位置发生变化，使得各系统出现故障。为了汽车整体布局、安装的需要，车架常要制成各种形状，在形状急剧变化的地方往往会由于应力集中而导致裂纹、断裂，所以早期发现车架的裂纹对于汽车的安全非常重要。恶劣的工作环境往往会使汽车车架锈蚀，路面不平产生的冲击振动会使螺栓、铆钉等连接松动。车架损坏后，如果盲目地进行修补和加固，非但得不到预期效果，有时甚至会削弱车架的强度，在修复后的使用中更容易引起变形和断裂。
二、车架裂纹的检查与焊修方法
从外观上检查车架是否有严重的变形、裂纹、锈蚀、螺栓或铆钉松动等现象。特种重型车辆车架出现裂纹不容忽视。如果较小裂纹不及时整修，使其继续扩大，将导致整个车辆报废。重型车辆在行驶过程中，由于受各种载荷的影响，车架的纵梁会产生弯曲应力和剪切应力，特别是在路面不平、重型车辆严重超载或载荷分布不合理、紧急制动等情况下，将使车架承受的弯曲和剪切应力值和分布产生很大变化。重型车辆制动时应力值较静载荷状态下增大2 ～ 3倍。车架的断面虽然是按等强度和一定的安全系数设计的，但常因结构不完善、最大载荷位置偏移和严重超载，造成在最大应力处发生断裂。车架某局部由于应力集中，也往往会产生裂纹。例如：在螺孔、铆钉孔等处。尤其是这些孔在加工或拆卸铆钉时，不正确地操作而造成的疵病形成了应力集中点，在纵梁和横梁连接处、转角处、槽形断面急剧拐弯处都容易产生应力集中。特种重型车辆车架纵梁和横梁如发现裂纹应及时修理。车架上不重要的部位产生裂纹可以直接焊接修复;车架上受力较大的部位产生裂纹除将裂纹修复外，还应采取局部加强的方法。一般采用加强板的办法。加强板的形状和尺寸取决于车架纵梁的损坏部位、裂纹长度和受力情况的影响等。纵梁裂纹视其裂纹部位及长短，采取不同的修理方法。现将常用的修理方法简述如下：
裂纹尚未扩展到整个纵梁横截面，且不在最大受力部位：修理前先进行车架校正，保持车架的固有直度;用砂布或钢丝刷打磨焊缝处，使裂纹处露出金属光泽，然后仔细检查，确定裂纹界限（即裂纹末端），在界限延伸10 mm处钻5 ～ 8 mm 的限止孔;在裂纹处用砂轮或凿子修切，并形成V 型焊道坡口;填焊时从限止孔开始直至裂纹另一末端，并在反面同
样进行焊补。施焊时的环境温度应在0 ℃以上，最后修平;加强腹板。当纵梁上的裂纹较短时，可加焊加强腹板。腹板厚度及材料应与纵梁相同，腹板长度不少于600 mm。腹板与纵梁焊接时，焊缝周围也应预先打磨，施焊方向应自腹板中央移向两端。当纵梁上裂纹较长时，可采用三角形腹板加强。腹板厚度不应大于纵梁厚度。焊接三角形腹板时，先将腹板放在裂纹对称的位置上，点焊3 ～ 4 处，然后沿周围焊牢。
参考文献：
[1]谭继绵，张代胜.汽车结构有限元分析阿]清华大学出版社，2009
[2]陈学峰，刘立萍.基牵引车车架静态强度分析[[J] Altair2009 HyperWorks技术大会论文集