1、结构
减振性能是衡量车辆制造水平的一个重要指标，也是客车是否能安全运营和舒适的前提。客车振动主要来源于轮轨的接触，然后通过转向架传递给车体。车内的各种设备、零部件基本都安装在地板上，故能否改善地板的减振性能成为解决问题的关键。为此，25T型车地板采用了浮筑结构，即地板与减振横梁的固定板(相对于基材浮动)连接，减振横梁的基材与底架钢结构刚性连接，固定板与基材之间通过橡胶垫连接，来自车体的振动通过橡胶的弹性作用得以改善或消除，来自地板上面的振动也同样得到缓解。25T型客车减振横梁原结构见图1。
1、基材（铝型材6005-T5）；2、固定板（钢板3-09CuPCrNi-B）；3、橡胶垫（氯丁橡胶）
图1 减振横梁原结构图
图1中，固定板嵌在橡胶垫所形成的空腔中，橡胶垫与基材通过施胶来固定。固定板相对于基材具有浮动功能。该结构虽简单，但在实际应用过程中由于橡胶垫与基材接触面积小，粘接力不足，或是由于胶的性能原因，在受到外力作用(挤压、冲击、撕扯)时会导致橡胶垫与基材剥离，减振功能丧失。另外，施胶无益于环保。为此，重新设计了减振横梁的结构，并与现有结构进行了强度对比分析。改进后的减振横梁结构见图2。
1．基材(铝型材6005一T5)；2．固定板(钢板3一09cuPCrNi—B)；3．橡胶垫(氯丁橡胶)。
图2改进后的减振横梁结构图
改进后的减振横梁仍然保持固定板相对于基材的浮动功能，固定板嵌在橡胶垫所形成的空腔内，橡胶垫嵌在基材所形成的凹槽内，不用施胶，在受到外力作用时，在不超过基材强度范围内，不会发生剥离。改进后的减振横梁减振性能有所提高，工艺简单，便于生产和装配，且质量、成本变化不大。改进后的各件质量与原结构对比见表1。
2、有限元建模
通过对该横梁拓扑结构及受力特点进行分析，取1/4结构进行有限元计算。通过CAD软件建立该结构的1/4模型，并使用高级有限元网格划分工具，对该模型采用实体单元进行网格离散。选择美国ANSYS公司提供的大型分析软件ANSYS8．1进行求解和后处理。
表1 改进前后的质量对比
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部件名称 |
质量/（kg·m-1） |
|
原结构 |
改进结构 |
|
橡胶垫 |
0.5 |
0.46 |
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铝型材 |
0.6 |
0.92 |
|
固定板 |
0.9 |
0.92 |
|
合计 |
2.0 |
2.30 |
2.1计算参数(表2)
表2 计算参数
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部件名称 |
弹性模量/GPa |
泊松比 |
|
固定板 |
206 |
0.3 |
|
橡胶垫 |
0.007 84 |
0.47 |
|
基材 |
70 |
0.3 |
2．2材料强度
铝型材(6005一T5)的抗拉强度为：crb一260 MPa，厚度小于或等于3．2 mm。
取安全系数S1=1．5，得屈服强度仃。=174 MPa；取安全系数S。=1．1，得许用应力crp=236 MPa(压缩状态)。
2．3边界条件
2．3．1 第一工况
载荷：2种方案的横梁受向下的100 kg均布载荷。
约束：横梁两端施加相应约束。
2．3．2第二工况
载荷：改进后的横梁在受100 kg均布载荷的同时，带动固定板与橡胶产生1 g的加速度。
约束：横梁两端施加相应约束。
3、结果分析
(1)改进后的减振横梁在第一工况下产生的最大应力为124．9 MPa，处于压应力状态，小于铝型材的许用应力(236 MPa)，满足强度要求。在第二工况下，产生的最大应力为189．9 MPa，小于铝型材的许用应力(236 MPa)，满足强度要求；铝型材的顶部拐弯处产生的最大应力为47．9 MPa，小于铝型材的许用应力(236 MPa)，满足强度要求。
(2)现有减振横梁在第一工况下产生的最大应力为225．3 MPa，处于压应力状态，小于铝型材的许用应力(236 MPa)，满足强度要求。
4、结论
综上所述，改进后的减振横梁在强度上要优于现有减振横梁，且装配工艺简单，成本可行。
