125-Ⅱ型摩托车车架断裂原因分析及其控制

论文摘要

摩托车车架主要是由多种管件和板件焊接加工成型,具有较复杂的空间结构。车架不仅支撑、连接摩托车各个零部件,还承受摩托车本体重量和载人载物的各种载荷以及行驶过程中的冲击载荷。因此车架必须有足够的强度、刚度、韧性以及摩托车负载（载人、载物）运营过程中安全性能的要求。车架自身的重量也需尽可能的轻。所以对摩托车车架焊接加工质量提出了很高的技术条件和要求。本文针对近年ZS125-Ⅱ型摩托车运营过程中车架断裂的事故以及车架断裂反馈信息进行了分析,根据摩托车车架制造加工技术条件与摩托车车架负载运营安全要求,提出了控制车架不断裂的设计方案。对ZS125-Ⅱ型车架进行了实体建模及有限元强度分析;车架断裂断口的形貌特征实物观察、裂纹的萌生、扩展及其断口形成过程分析;并对车架总成前端焊缝密集部位的焊接应变应力进行了测试及测试结果计算分析;车架用钢化学成份的检验和焊接性试验;车架生产现场工艺技术的分析。较深入地阐述了致使车架总成开裂、裂纹延伸、断裂的主要原因。并提出了相应的工艺优化措施。通过车架焊接残余应力与焊接变形试验测试,验证了所采取工艺措施,有效控制了车架焊接过程中的残余应力与变形,提高了车架总成整体的强度和刚度。通过摩托车实地6000 km和16000 km公里严格路况检测表明,工艺改进后车架的抗裂性、抗震性和整台摩托车运营过程中的安全性以及可靠性和耐久性得到了提高,达到国家相关摩托车车架制造技术标准规定。本文研究成果以及所提出的生产现场提高车架零部件质量的选材、装配、焊接工艺措施,已应用于ZS125-Ⅱ型摩托车车架零部件的二次设计及车架零部件的现场焊接工艺;车架的制造质量有了较大幅度的提高,摩托车运营用户市场近半年来反馈的车架断裂的现象大为减少,车架断裂的现象减少为原来的25%左右。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.1.1 摩托车工业的发展概况
• 1.1.2 我国摩托车技术发展现状
• 1.2 课题的学术意义及实用价值
• 1.3 课题研究的主要内容和方法
• 2 车架断裂信息及控制车架不断裂的方案设计
• 2.1 摩托车用户市场车架断裂信息和断裂事发原因追踪
• 2.1.1 用户市场车架断裂信息反馈
• 2.1.2 车架断裂事发原因追踪
• 2.2 车架总成断裂部位断口特征及断裂过程
• 2.2.1 车架总成断裂所在部位
• 2.2.2 断口形貌特征
• 2.3 断口裂纹起始延伸和断裂过程
• 2.4 控制摩托车许用条件下车架不断裂的制造方案设计
• 2.4.1 车架不断裂的许用条件
• 2.4.2 控制车架不断裂的技术方案设计
• 3 车架结构及工艺分析
• 3.1 车架结构形式及特征
• 3.2 车架结构强度分析
• 3.2.1 车架实体模型及有限元模型的建立
• 3.2.2 车体载荷和约束条件的施加
• 3.2.3 车架结构强度有限元计算
• 3.2.4 车架应力、变形分析与结构改进措施
• 3.3 车架结构制造工艺分析
• 3.3.1 摩托车负载运营与制造技术质量的相关性
• 3.3.2 车架生产现场制造加工工艺
• 3.3.3 车架总成主要零部件技术性能要求
• 4 焊接残余应力应变分析与试验
• 4.1 焊接残余应力与变形的产生机理
• 4.2 焊接残余应力的影响
• 4.3 车架焊接变形及控制
• 4.4 试验方法及设备
• 4.4.1 试验方法选择
• 4.4.2 测试设备及相关条件
• 4.5 测试部位及测点设计
• 4.5.1 125-Ⅱ型摩托车车架总成测点布置
• 4.5.2 测点设计
• 4.6 焊接残余应变测试及结果分析
• 4.6.1 车架总成焊接应变测试
• 4.6.2 应变测试结果分析
• 4.7 焊接残余应力计算
• 4.7.1 平面残余应力计算公式
• 4.7.2 释放系数A、B 的标定
• 4.7.3 残余应力计算结果
• 4.7.4 焊接残余应力测试计算结果分析
• 5 车架结构材质焊接性和焊接工艺分析
• 5.1 车架用钢化学成分及力学性能
• 5.2 Q195 钢二氧化碳气体保护焊焊接性分析
• 6 工艺优化及产品工程应用分析
• 6.1 车架现场生产工艺控制要点
• 6.1.1 减小车架变形工艺措施
• 6.1.2 冲压成形件表面微裂纹控制
• 6.1.3 车架总成焊前组装夹具及工艺的控制
• 6.2 优化焊接工艺参数提高接头承载能力
• 6.3 生产现场提高产品质量防止车架运营中断裂的措施
• 6.4 车架工艺优化结果及评价
• 7 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录