電動自行車車架失效分析及改進方案

www.sail-shipping.com 來源：電動車商情網作者：俠名類別：電動車維修時間：2011-3-30

　　幾年來，電動自行車產業有了空前發展。近年電動自行車新品迭出，其中不乏有經典之作，也有一些遺憾不足之處，電動自行車產品設計應以造型為先，但也應充分考慮和保證整車的強度，車架是電動自行車的主要組成部分，車架強度在很大程度上決定整車的強度，車架設計應考慮騎行舒適、操縱靈活和足夠的強度。筆者由于在檢驗機構從事檢驗工作多年，接觸了大量車架在試驗過程中的失效現象，也涉及到消費者在騎行過程中斷裂而與生產企業打官司的案例，在此作一些案例分析，與業內人士共同探討。

　　車架失效分應力疲勞破壞和應變疲勞破壞2種，而經統計目前電動自行車車架主要是出現應力疲勞破壞，電動自行車騎行速度(Tempo)較快，騎行過程中，容易引起顛簸振動，加上頻繁的剎車制動，產生瞬間的沖擊(Impuise)作用，當這種瞬間的沖擊(Impuise)力累積到一定的次數，如果車架不具有足夠的強度，車架薄弱環節就會失效。

　　提高車架的強度除了在材料方面改進以外，更主要的是要從結構和工藝方面進行分析和研究，以求設計出既能滿足外形設計要求，又能滿足強度要求的結構方式。

　　目前市場(Rialto)上電動自行車車架的結構大致有U型、H型和菱形，而大多數是U型，U型車架的高應力危險區有3處：車架下管和前管連接處，車架中接頭、車架下管和車架立管三者連接處，以及車架下管彎管處。主要失效形式有：車架下管接近前管連接處斷裂，中接頭連接處，車架下管或立管接近中接頭附近斷裂，車架下管彎曲處斷裂或塑性變形失效。

　　這種U型車架在設計和焊接時應注意：盡可能避免在高危險區與管軸線相垂直的截面或截面的某一點出現應力過度集；在與管軸線相垂直的某一截面圓周方向上應盡可能避免出現連續的焊縫，這樣會導致這一截面的強度大幅下降；適當的設計一些彈性緩沖結構，以利于緩解沖擊(Impuise)力的大小和應力增大釋放的時間，避免剛性沖擊(Impuise)。下面以案例的形式分析幾種典型車架斷裂的原因，并探討改進的方法。

　　失效現象：消費者在騎行過程中，車架下管、前管和加強筋焊接處頭部邊緣發生斷裂。從斷裂圓周面上可看到，與加強筋連接處的斷裂面表層光滑，而圓周的對面斷裂面則粗糙。

　　原因分析：從斷裂面表層的晶粒粗細可看到，光滑區為斷裂起始區，從車架結構來看，下管與加強筋頭部焊接處為應力集中處，而應力集中處的應力實際上就集中在加強筋頭部這個焊接點上，在騎行過程中存在應力破壞的可能性很大，如果此處截面的強度不足，更容易早早斷裂，經測量該車架的管壁厚度僅為1.5mm，單彎梁女式車架下管管壁厚度正常應為2.0-2.5mm左右。

　　改進方案：將加強筋由鋼板型結構改為槽鋼型結構，焊縫為沿管材軸線方向，槽鋼兩側面邊緣，此方案雖然沒有改變應力集中的位置，但在截面圓周上，加強筋頭部的焊接點由原來的一點變成兩點，在同樣的沖擊(Impuise)載荷下，每一焊接處的應力，將比原來一個焊接點的集中應力大大降低。

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