1、i動車組設計大作業CRH2 動車組輪對與軸箱彈簧 CAD/CA 嚴計班級：車輛 091學號：XXX姓名：XXXCRH2 動車組輪對與軸箱彈簧 CAD/CAE 設計2012 年 12 月 18 日隨著列車速度的不斷提高， 對轉向架性能的要求越來越高。 與傳統轉 向架相比，保持高速運行穩定性、充分利用輪軌之間的粘著和減輕輪軌 相互作用力是動車組轉向架特有的任務和技術關鍵。轉向架可以說是鐵 道車輛上最重要的部件之一，它直接承載車體重量，保證車輛順利通過 曲線。同時，轉向架的各種參數也直接決定了車輛的穩定性和車輛的乘 坐舒適性。尤其是輪對裝置，軸箱彈簧。從而保證轉向架的各個部分有 足夠的強度，穩定性。

2、本文將以 CRH2 動車輪對與軸箱彈簧研究對象， 建立有限元模型。 并對產生結構進行分析。其相關參數如表二。CRIH2 型動車組轉向架的上要參數技術參數動車轉向架拖車轉向架城高運營速度35(|km/h最高試驗速度362km/h齒輪傳動比3.036 (85/28)最大軸重1.“色ns *鶴匕Qo魯呻圖22車軸造型圖（三）車軸的 CAE 設計1.受力分析：如圖2.3所示。圖2.3車軸受力2.應力分析1）前處理：定類型：靜態分析畫模型：運用solidworks2012車軸模型LisotiDts?EMsLDnrrI WgSAftfertaMBkJ 3S3 fiSJI凸倉郵m jJtelF療IK&

3、;WW 0St HW3EWII0 _t1GE* 0 若血師 t. U ffl QCrB-?53 七誦哄我剛田羈| PW.&沖 2：i j tdft-srt1*maW-K*. W-SWT営腫L 國硒時HfeilJISBCiftl. :J|U 也界睛% HI its vku J 型 HKiTW旬州銳対CRH2 動車組輪對與軸箱彈簧 CAD/CAE 設計設屬性：合金鋼分網格：共5463個節點，3206個單元如圖2.4示。CRH2 動車組輪對與軸箱彈簧 CAD/CAE 設計單元犬小56 1938 mm址差280969 mm圖2.4網格劃分圖2）求結果：添約束：在輪座處添加固定約束，如圖5。加載

4、荷：在軸頸處施加載荷。查錯誤：載荷列表后進行檢查。求結果：進行有限元分析。如圖2.5所示圖2.5加載圖算列肓肺算例2【獣認，二|辺括網搭目動環關園TODL HLKAE（那丁刃47. 491, BTE-. Q43.461,129 QB33. 51 Qr0_ 35j 553, 63 2. 0. 劉E-na.殆罠a_ 27. EQB. Q.$. 70Tr355 0.F5Er5& 0.怎軸気 M3 aL!. 53, D35. Q升升SS4, 3：34. 5L 19SL SIQ. P圖2.6應力圖網格品質咼節總數54S3單元息數3208垠大高寬比例_&7156寵卿的單CRH2 動車組輪對

5、與軸箱彈簧 CAD/CAE 設計ESTJUfl1.4STI-0Hl.mv-OM-1.IBSft-DOi I.OTOc-OS*.9. 55 34-DOS-. Ii4t-Q!?. nsi-cita5. -HTi-fllS4. ?5Si-DO53. 36$曠叫 52. 3fiOs-filO51. L3Lfl-DO5. 42&e-O0fl圖2.8應變圖3）后處理：強度評價1）確定危險點：由分析結果可得出，車軸最大應力為47.411MPa,發生在軸頸處。CRH2動車組車軸材料S38C,采用高頻淬火熱處理和滾壓工藝，根據JIS E4502取車軸的疲勞許用應力為147MPa可見，按照日本標準，該車軸

6、滿足設計要求。經分析，車軸結構強 度符合設計。（二）車輪的 CAD/CAE 分析（一）、問題描述車輪是輪對的重要組成部分，其疲勞強度直接關系到動車組運行的安全性、可靠性、穩定性等，故動車組車輪需進行車輪靜強度、動強度和輪軸過盈配合強度等3個方面的分析。如圖3.1所示。IEE営陽）WZ.3LT-Q0BZ.30B4-Q0IG 2.a?3*-0GI-L.SSGfl-OOB1.6S3-0OIl.F2t-QGI1. ZE3-QQI1. QSJK-OGIt.43grQtEB.需葉Q E 4箱9幗22.179-n2圖2.7位移圖CRH2 動車組輪對與軸箱彈簧 CAD/CAE 設計圖3.1車輪零件圖車輪的建模

7、過程：拉伸輪胚T切左腹板T切右腹板T旋踏面T打輪轂孔T倒角T完成如圖3.2所示圖3.2車輪造型圖三）車輪的 CAE 設計1.受力分析根據UIC 510-5:2003（整體車輪技術）標準進行車輪設計，對于安裝到動軸上的車輪， 考慮車輪通過直線、曲線和道岔時的載荷。根據UIC 510-5:2003（整體車輪技術）標準進行車輪設計，對于安裝到動軸上的車輪，考慮車輪通過直線運行、曲線通過和道岔通過。CRH2 動車組輪對與軸箱彈簧 CAD/CAE 設計如圖3.3.肉州銳烤CRH2 動車組輪對與軸箱彈簧 CAD/CAE 設計有關符號如下：Q滿軸重靜態載荷Q=7250 kg2g：重力加速度(m/s)Fz:輪

8、軌垂向力，Fz=1.25Q.g(KNFy:輪軌橫向力，Fy=0.7Q.g (KN)工況1:直線運行Fz1=1.25Q.g=1.25X7250X9.8=88.8kN橫向力：Fy1=0工況2:曲線通過Fz2=1.25Q.g =1.25X7250X9.8=88.8kNFy2=0.7Q.g =49.7kN工況3:道岔通過Fz3=1.25Q.g =1.25X7250X9.8=88.8kNFy3=O.42Q.g=0.42X7250X9.8=29.8 kN2.應力分析1）前處理：定類型：靜態分析畫模型：運用solidworks2012建立車輪模型。設屬性：合金鋼分網格：共44674個節點，27810個單元，

9、如圖3.4所示。CRH2 動車組輪對與軸箱彈簧 CAD/CAE 設計圖3.4車輪網格圖2)求結果： 添約束：在輪轂處上施加固定約束。踏面加載區域是一個橢圓面而不是一個點，如圖查錯誤：載荷列表后進行檢查。求結果：進行有限元分析圖3.5加載圖加載荷：由于車輪有蠕滑現象，所以3.5所示。肉州銳烤CRH2 動車組輪對與軸箱彈簧 CAD/CAE 設計初孔4%. Q173,畑 8T2.0144. 94 站自.0115, &G32.086.沁 OOS. 05& 00% 332. 023r030, 774. 052,. 154 1VKE S (mm)2. 061e-0011. SS9e-001

10、1. 7174-001.1. 54t.e-i：iUl_1.374t-Q011. 202e-0011.03Oe-0018.5S6e-0026. S69e-002,5. 1521-002L 3. 434e-002L 1. 7176002L 1. 000e-030圖3.6應力圖von Mk (M/m2蕨 屈審力；2駝忑目乩 049 0圖3.6位移圖34F,75,594.031ft 816,0. 0289, 8J8, 336. 026fl, 859, 728. 0肉州銳熔CRH2 動車組輪對與軸箱彈簧 CAD/CAE 設計圖4.1輪對受力ESTRW163(4-0041.4?7e-OG3 -1.1i25

11、i-QO3_ 1.O83e-OO3_ 9.530eO148. 163t004.6 805e-04 .5 48e-OO44Ott7t-OO42. r6e-0(J41.3fi6e-0C44 94t IT007圖3.7應變圖強度評價：車輪輻板上所有節點的動應力范圍應低于許用應力，即：1）用加工中心加工的車輪v360 MPa；2）未用加工中心加工的車輪v290 MPa；3）最大Von Mises應力低于車輪材料彈性極限（355 MPa）。經分析，車輪受力最大應力為347.158MPa發生在踏面符合強度評價準則。（四）輪對的 CAD/CAE 分析輪對受力如圖 4.1CRH2 動車組輪對與軸箱彈簧 CAD

12、/CAE 設計二、輪對的組裝三輪對冷縮配合輪對為兩輪加一軸，壓裝在一起。因而要分析輪對的強度我們很有必要去分析輪和軸的 冷縮配合。4.24.2輪對組裝過程CRH2 動車組輪對與軸箱彈簧 CAD/CAE 設計四 CAE 設計1.打開simulation模塊，由于在solidworks材料庫力沒有車軸材料S38C,這里都選用合金鋼代替。2.建立新算例，命名為輪對冷縮分析3.為車軸中部添加全約束，車軸輪座和車輪添加面相接觸，施加冷縮配合。4 .求結果 最大應力2957MPa,最大位移21mm。BE 冊 B2, T10, 441?&32. r 曲 4523,Z 21 拓 DT 髭 9X 0_

13、1. 571,呂颯 IBS. d.1. 725, 170, S(H. 0L 4Tti TIL 440. 0L 託禺科民 0 昭 sit ?!監 o 目蟲力 6Z0P4r CCO 0（五）大作業心得體會通過本學期對動車組設計這門課程的學習，使我在動車組設計方面受益匪淺 。在課堂上，基本掌握了動車組車輛設計的相關知識， 動車組總體設計的相關方 法，動車組零部件強度設計方法等。 并通過這次大作業，將所學的知識運用到了 CRHCRH 型車組輪對與軸箱彈簧 CAD/CACAD/CA 設計之中。通過這次大作業，使我最受益 的不僅是動車組的相關設計，更重要的是使我對 solidworkssolidworks 這門軟件得以靈活 運用。這對以后的研究生方向方展無疑舉足輕重。 在這次大作業中對 SolidworksSolidworks 軟件的應用不僅