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1、车胎轮辆辐条张力优化分析天津轻工业学院孟庆逢自行车、三轮车以及摩托车是人们喜爱的小表示。日为辐条轴向间夹角。R表示轮辆半,。,交通工具车胎轮辆的强弱程度将直接影响它径根据力的叠加原理不难算出各力对轮稠。,。们的承载能力和使用寿命大家知道辐条是产生的内力,用来调整车胎轮辆的关健构件当辐条被张紧,后它的张紧力使车胎轮惘基本呈现为一个受、二轮辆的内力图。,均匀分布的外压圆环分析表明车胎轮辊主.。,,1载荷Q对轮惘产生的内力考虑到辐条要承受两种载荷除辐条张紧力对它的作用外再一、,,个就是人体车体自重和负载传递给它的与轮辆连接的实际情况辐条只能承受张力不。,。,作用力理论分析证实当车胎轮惘的几何尺
2、能承受压力因此载荷Q只能通过上半环的,辐条张紧力的大与小对轮惘十五根辐条将之分配到轮惘上,寸和材料确定后其受力模型如,。的强度有明显影响正确施加辐条张紧力是一图2所示。个非常重要的问题只有弄清辐条张力与轮惘!,。,强度的关系才能寻求到最优辐条张力为此。首先研究轮惘强度计算一、轮惘受力模型。轮惘的简化受力模型如图1所示Q为车,P为辐条张紧后体传递到轮惘上的总外力施,。加给轮惘的压力S为轮惘的支承反力若辐条.“,,1125按三十二根计辐条周向间夹角为用图2这是一个高次超静定问题,利用力法或有,。限单元法容易求得其内力分布图图3为轮,惘的弯矩分布图注意这里将弯矩绘在构件的。。受拉一侧图4为轮辆
3、的轴力分布图2.辐条张紧力对轮惘产生的内力。辐条张,紧力对轮辆形成受压圆环考虑到轮惘及载荷,,的对称性是一个低次超静定系统容易求得1(Pl:2=。。图~PP)其内力分布图图5为弯矩分布图图6为轴一30一。力分布图三、轮辆的应力计算.。,,内力1叠加分析内力分布图可以知道一n。一n轮辆可能的危险截面在mm或处一:于是nIm截面上的总弯矩和总轴力是M总=(0.3075Q~o.3o21P)R(l)N总=一0.0787Q一5.0767P(2)n一n:图弯拒图截3面上的总弯矩和总轴力是M总=(0.1138Q+0.3021P)R(3)N总二一0.soQ一5.0767P(4)2.应力计算。危险截面处为
4、弯压’组合变。。m一m截面上的应力7形分布如图所示)笋{一图7mm截面显,,然可能的危险点在E或D点处其应力尹尸~一一、计算式为总·YN总M了、了r、尸、产.a八D、少~。E=了一一一万一—么乙`工M总·YN总”=1丁一一人一一。n一n8所示截面上的应力分布如图图5弯头巨图n一n图s截面,K点显然该截面上可能的危险点在H或,处其应力计算式为一MfrN总丹了0、户r少`、ZraH=’~一Iz一A总总MYNQx=IA、:式中IA分别为轮惘的横截面惯性矩和,。图6轴力图横截面积Y为研究点到中性轴Z的距离数。,,据按部颁标准人体重取70公斤手把处,,、分配20公斤鞍座处50公斤根据车体几何尺四最
5、佳辐条张紧力的确定,,。寸考虑车架自重后轮支反力S为48公斤按。,一一,观察(、(式8显而易见轮惘的最大照原)轻工)业部颁标准(QG40022961)的规定,一n一n应力点位于nrm截面的D点或截面的H轮辆的型式和尺寸现取型式皿为例其横截面。,,一。。点详察(1)式可以发现mm截面上的总弯几何尺寸如图9所示轮惘半径R取30m二。矩随着辐条张紧力P值的增大而减小由于轴,力产生的正应力远小子弯矩产生的正应力也。即D点的正应力随着P值的增大而减小若P戈泛,,一值与Q值相等此时总弯矩为零mm截面仅。,承受较低水平的轴向压应力然而从(3)式可以看到,n一n,截面上的总弯矩随着辐条张紧力图9型式l轮
6、钢形心图,P值的增大而增大也即H点的正应力随着P、。根据几何图形形心座标公式平行移轴定值的增大而增大,无疑,,Q值是不变的,理和转轴公式的一系列理论计算形心座标如在确定的工况下轮。图9所示对Z轴的惯性矩惘上危险点处的应力将随着辐条张紧力的大小.4。12=91505mm,而变化P值过大或过小都不好寻求最优P横截面积,,.=3213mm2值使危险点处的应力达到最低水平这对轮惘A。进行强度设计是非常有意义的工作,一这样mm截面上D点应力随P值变化情下面“,:结合飞鸽牌26男车为例给出一组况是Q(“g)P(、g)M·m二)N总(kg)aN2)总(kg一若(口N/mm,aDZ}】】{mR/各()1
7、(N/mm)。.。.53975291636368923725一。,。」03522545522221000332215306979。92280.724。40305.1工7。5884292。61259.928。20258。12026]6105。30239.132.1生271。33O1710J56。10156.5l47。63204.140802.8已06.8073。4063`11136。5n一n:截面上H点应力随P值变化情况是Q(众总(女
