无锡市产品质量监督检验院 江苏省无锡市 214101
摘要：通过依据QB1880-2008标准中车架振动强度及车架脚蹬力疲劳两种试验方法对电动自行车车架进行试验，采集和分析了车架平叉各测试点的应力，阐述了两种试验方法对平叉的不同影响，找出了该款车架平叉应力集中的部位，提出了改进平叉可靠性的方法。
关键词：车架振动；脚蹬力疲劳；车架平叉；应变测试
1问题的提出。
目前，国外的EN14764-2005、EN14766-2005、EN14781-2005、JISD9301-2010、JISD9401-2010、SG认定基准以及我们国家的行业标准QB1880-2008等标准中除了原有的车架振动强度试验外，同时也采用了车架脚蹬力疲劳强度试验。而我国电动自行车行业中普遍使用的GB17761-1999《电动自行车通用技术条件》，由于很长时间没有更新，所以并不包含车架脚蹬力疲劳强度试验项目。结合一款电动自行车车架，我们对车架振动强度试验和车架脚蹬力疲劳强度试验项目对平叉的影响这个课题开展了初步的研究。
2试验的过程。
2.1样机与测试点的选取
试验选取了一款电动自行车车架为试验样机，该款车架根据市场的反馈信息，其平叉局部容易出现断裂。为了观察车架振动强度试验和车架脚蹬力疲劳强度试验两个试验项目对车架平叉的影响，按照断裂局部、载荷点为重点，兼顾其他的原则，在车架平叉上选取五个测试点，并在相应的位置粘贴应变片，测试点的具体位置见下图1。
2.2设备、仪器
采用JS80型车架动态疲劳试验机和JS-1型振动试验机分别对样机进行了试验，并使用美国国家仪器公司的NIcDAQ-9172配合NI9237模块对试验数据进行采样。由于只是采集平叉在试验时的应力情况，不是对车架进行疲劳和振动的强度试验，采样时间设定为2分钟。这样，对车架的振动强度试验可以采集360个周期，对车架脚蹬力疲劳强度试验可以采集1080个周期。
2.3试验过程
首先进行了车架振动试验的数据采集，根据QB1880-2008电动自行车车架振动试验条件，分别在前管处施加98N、鞍座施处加490N、中轴处施加196N的负荷，在电池处施加167N的负荷，试验机的振动频率调整为9Hz进行试验，试验现场如图2所示。
在车架振动强度试验数据采集结束后，又进行了车架脚蹬力疲劳强度试验的数据采集，根据QB1880-2008车架脚蹬力疲劳强度试验项目要求，将试验组件安装在中接头上，调整曲柄前倾角为45°±0.5°，施力位置：距车架中心基准面150mm，且与车架中心基准面的夹角为7.5°±0.5°，试验频率为3Hz，试验现场如图3所示。
3试验结论。
两种试验中车架平叉各测试点的应力最大值和最小值见下表。
通过上面两种试验方法得出的试验应力曲线分析得出：
在疲劳强度试验中，最大应力值出现在测试点1，为0.075645GPa，是测试点2的应力值的2.4倍。在振动强度试验中，最大应力值出现在测试点2，为0.042637GPa，但测试点1与测试点2的应力差别不大。
从应力曲线图上也可以看出，这两种不同的强度试验，测试点1和测试点2的应力值相比其他几个测试点的应力值要大很多，是整个平叉应力集中的部位。测试点1疲劳强度试验的最大应力值是振动强度试验的最大应力值2.025倍；测试点2振动强度试验的最大应力值反而是疲劳强度试验的最大应力值的1.404倍；
通过上述的试验可以看出，对于这种结构的平叉来说，测试点1和测试点2所处的部位应力值较大，是由产品结构设计决定的。所以，这个地方更容易出现损坏，这也与市场反馈的信息完全吻合。为了解决这个问题，通过在应力比较集中的部位焊接一个加强筋或改变构件的形状，降低了该部位应力集中的程度，提高了产品的安全性。改进后的产品克服了平叉的断裂的现象，其强度可靠性得到了市场的认可。
论文作者:丁飞
论文发表刊物:《基层建设》2016年36期
论文发表时间:2017/3/28
标签：车架论文; 应力论文; 强度论文; 脚蹬论文; 测试论文; 疲劳论文; 电动自行车论文; 《基层建设》2016年36期论文;