机车转向架构架虚拟装配设计及静强度与疲劳强度分析

论文摘要

随着铁路运输的发展和人民生活水平的提高,人们对时空的观念有了深刻的变化,对铁路运输有了新的要求。作为机车重要部件之一的转向架,它是用来传递各种载荷,并利用轮轨间的粘着保证牵引力产生。所以说,转向架构架是机车的腿,其结构性能的好坏,直接影响机车的牵引能力、运行品质、轮轨的磨耗和列车的安全。动力车转向架的开发是开发大功率货运机车的关键。某型号交流传动货运电力机车转向架是在充分借鉴国、内外机车开发运用经验的基础上开发设计的,它采用co-co轴式,主要由构架、轴箱、轮对、一系悬挂、二系悬挂、制动、驱动传动、牵引等部分组成。开发完成的转向架具有速度高、牵引力大、技术先进可靠、易于维护等特点,它将填补我国在高速交流传动货运电力机车三轴转向架领域的空白,具有重大的社会效益和经济效益。首先,采用3DSMAX按照转向架生产工艺过程进行装配,以便能通过虚拟装配设计对转向架的结构有一个清晰的认识,为后面的结构分析计算打下基础。其次,对某公司研究的转向架进行有限元静强度和疲劳强度分析,根据分析结果确定强度的薄弱环节,检验其是否满足设计要求。首先用SOLIDWORKS对企业提供的构架三维立体模型进行简化使用ANSYS建立正确的机车构架有限元模型,确定计算载荷和计算工况,利用ANSYS求解后,结果分析和强度评定,选择构架焊缝。研究结果表明,利用有限元法进行构架系统设计具有很强的实用价值,该构架能够满足强度要求。本文进行的转向架构架的分析工作及得到的分析结论将为机车转向架构架的进一步改进设计,提供理论基础支持,同时为进一步进行转向架的多目标和全局优化等工作打下了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 本论文所研究的机车转向架介绍
• 1.2 国内外转向架设计及研究概况
• 1.2.1 国外转向架研究概述
• 1.2.2 国内转向架研究概述
• 1.3 大功率机车转向架的设计要求
• 1.4 对构架进行强度及疲劳分析的意义
• 1.5 虚拟装配技术国内外研究概况
• 1.6 本文研究的思想和方法
• 1.7 本章小结
• 第二章 有限元法的基本理论
• 2.1 有限元法的基本概念
• 2.2 有限元分析步骤
• 2.3 国内外研究现状
• 2.4 转向架的强度评价标准简介
• 2.5 本章小结
• 第三章 虚拟装配技术介绍
• 3.1 虚拟现实技术
• 3.2 虚拟装配技术
• 3.3 国内外研究现状
• 3.4 虚拟装配的意义
• 3.5 机车转向架构架的虚拟装配的实现
• 3.5.1 虚拟装配前期准备
• 3.5.2 虚拟装配制作的前期工作
• 3.5.3 虚拟装配文件的生成
• 3.6 本章小结
• 第四章 构架的强度分析
• 4.1 采用的标准规范及结构形式
• 4.2 构架有限元分析
• 4.2.1 构架有限元模型
• 4.2.2 构架基本计算参数
• 4.3 构架基本计算载荷
• 4.3.1 模拟运行主要载荷
• 4.3.2 超常载荷
• 4.3.3 模拟特殊运行载荷
• 4.4 构架载荷组合工况
• 4.5 边界条件
• 4.6 静强度评定
• 4.7 静强度计算分析
• 4.7.1 计算结果
• 4.7.2 静强度计算结果分析
• 4.8 小结
• 第五章 转向架构架的疲劳强度计算
• 5.1 疲劳强度预测的原理
• 5.2 机车转向架构架的疲劳分析
• 5.2.1 疲劳强度评定
• 5.2.2 分析选用的焊缝
• 5.2.3 疲劳计算结果及分析
• 5.3 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢