【正文】 。 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 9 虛擬樣機技術 虛擬樣機技術是 一種近年來發(fā)展起來 的產品開發(fā)技術，它 是在建造實體的樣機之前，通過建立機械系統(tǒng)的數(shù)字化模型，也就是指虛擬樣機， 就可以 進行仿真分析 了，并能夠通過 圖形 的方式來 顯示 出該系統(tǒng)在真實工作 條件下的運動特性，輔助修改 的措施還可以用來優(yōu)化設計方案。 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 10 3 架懸式 輪對空心軸 機構 主要零件的造型及裝配 主要零件的 設計 過程 車輪和車軸的 設計 車輪和車軸的造型主要是通過旋轉和拉伸來實現(xiàn)的，這樣造型的好處就是方便快捷，出現(xiàn)錯誤時便于修改。單擊和按鈕后，單擊草圖工具欄上的 “ 圓 ” 按鈕，指針變?yōu)槔L圓形態(tài)。 由于車軸的主要部位都是通過拉伸造型的，所以 重復以上草圖 → 尺寸標注 → 拉伸的操作過程， 就可以 完成輪坐、防塵板、軸頸的造型 ， 。完成這些步驟后就可以完成整個車軸的造型。 先以原點 O 繪制一半徑為 500mm 的圓，與軸向距離為 33 的直線交予 Ov。繪制一半徑為 12mm 和 8mm 的圓。繪制完踏面之后，需要繪制旋轉軸線，設置為 114mm。 大齒輪由滾動軸承支撐在空心軸套上，在空心軸套內又貫穿一根空心軸（內空心軸），而車軸置于空心軸中。 1）傳動盤及內空心軸的 建模 先繪制大致草圖，然后拉伸，形成傳動盤的外廓。傳動盤的零件圖如下： 圖 33 傳動盤 由于結構尺寸的限制，內空心軸靠近齒輪側的傳動盤與空心軸組焊在一起。內空心軸的實體造型如下： 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 13 圖 34 內空心軸 2） 外空心軸的 建模 先繪制草圖 。其零件圖如下： 圖 35 外空心軸 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 14 齒輪箱的 設計 齒輪箱由上下箱體構成，形狀基本一致。單擊特征命令中的 “ 抽殼 ” 按鈕，完成齒輪箱的大致造型。以下是齒輪箱的零件圖 ： 圖 36 齒輪箱 架懸式輪的空心軸主要零件有：輪對、內空心軸、外空心軸、齒輪箱、大小齒輪、連桿以及牽引電機等。在裝配 建模 造型之前，首先 要獨立設計所有的零部件 模型 ，然后將零部件 按照順序 插入裝配體，再根據(jù)零件 實際的配合關系，將其裝配 在一起。這種 方法從裝配體中開始 了 設計工作，首先對產品進行整體 的分析，然后分解單獨的 零部件，再按 照 順序 依次 將部件分解成更小的零部件，直到分解成最底層的零部件 為止 。 架懸式 輪對空心軸 機構 的裝配 1）新建 一個 裝配體，然后 單擊 插入 零部件命令按鈕，再單擊瀏覽按鈕，找到 車軸和車輪 將其插入到裝配體中 。 2）按照（ 1）步驟的命令操作，插入內空心軸。完成這一步驟后，就需要將滾動軸承和大齒輪裝配進來。軸承裝配完之后就插入大齒輪。由于軸承只限制了三個自由度，還需要一個壓蓋來避免滾動軸承的側滑。先配合車輪側的六連桿，連桿上有兩個連接孔，一個是通過銷釘與傳動盤連接在一起，一個則是由橡膠關節(jié)與車輪連接在一起的。 重復剛才的操作，再完成 一組這樣的配合。其裝配圖如下： 圖 39 裝配體（三） 5）在上面步驟的基礎上，插入 下 齒輪箱零件。電動機還需要和外空心軸通過螺栓固定安裝配合在一起，適當旋轉外空心軸，選擇對應的螺栓孔，使其能夠同軸心配合。通過這一過程熟悉了架懸式輪對空心軸機構的結構，掌握了架懸式輪對空心軸機構的原理。在外空心軸套內還有一根內空心軸，車軸是置于內空心軸中的。 架懸式 輪對空心軸機構中空心軸兩端的彈性元件一般設計為彈性六連桿機構，一邊與大齒輪相連，一邊與車輪相連，通過這種方式來傳遞扭矩和保證機構具有良好的動力學好運動學性能。輪對電機組裝主要由牽引電動機、主動小齒輪、驅動裝置、齒輪箱以及輪對組成。電機轉矩的 先后 傳遞路線是：主動車輪、從動齒輪、連桿銷、橡膠關節(jié)、連桿、連桿銷、橡膠關節(jié)、空心軸、傳動盤、橡膠關節(jié)、連桿銷 、連桿、橡膠關節(jié)、連桿銷、主車輪、車軸、從動齒輪。在 系 統(tǒng)設計的時候，為了能夠減小因為回轉而 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 20 導致的附加力以及離心力，從而保證機車運行時的動力學及運動學性能，為此我們在設計時都要對 橡膠關節(jié)、連桿以及各牽引銷等結構的配重增加要求。空心軸的機構是由兩部分 構成的，一為類似于傳動盤的軸頭，另一個零件是軸身兩部分。 它的功能就是實現(xiàn)了齒輪傳動的正確嚙合以及驅動系統(tǒng)的合適懸掛。 架懸式輪對空心軸驅動機構中，橡膠關節(jié)是唯一的彈性元件。內空心軸的兩側各有一個傳動盤，由于結構尺寸的限制，齒輪側的傳動盤是與空心軸組焊到一塊的，另外一側的傳動盤是通過 6 個鉸制銷釘和 6 個螺栓和空心軸連接在一塊的。 SolidWorks 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 21 Motion 是 ADAMS 軟件的簡化版本，是該公司專門為 SolidWorks 等軟件開發(fā)研制的運動仿真插件。機構在運動的過程中，其各個零部件都受到力的作用，機構的運動的過程也就是機構傳力的以及作功的過程?；?SolidWorks Motion 的機構仿真的基本步驟如下： ① 裝機械：在 SolidWorks 中完成機 構的裝配。 選擇命令 “ 工具 ” → “ 插件 ” 對話框中，選擇 SolidWorks Motion ， 并單擊 “ 確定 ” 。在 “ Motion” 工具欄中單擊 “ 馬達 ” 按鈕，在 “ 馬達 ”對話框中單擊 “ 馬達類型 ” 為 “ 旋轉馬達 ” ；在圖形區(qū)域中選擇小齒輪的齒面馬達 “ 零部件方向 ” ；設定 “ 運動參數(shù) ” 為等速， 轉速待定， 單擊確定按鈕。為了仿真模擬的準確性，設置機車速度分別為 120km/h、160km/h 兩 種速度情況對應的轉速情況。由上圖可以得到 ? =3579deg/sec，所以 n= ? /360=。對上訴三種速度的分析，架懸式輪對空心軸機構的這種設計對于提升機車速度有很大的作用。橡膠關節(jié)壓入連桿孔直徑壓縮大小為 2mm 。當非主動車輪發(fā)生產生徑向位移時，車軸會產生一個斜度，兩側傳動盤會發(fā)生錯位，空心軸也會跟著發(fā)生傾斜?？招妮S兩側傳動盤上的 6 個連桿是按照對聯(lián)的方式來布置的，當連桿受到拉力時不但在周向可以互 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 24 相抵消，而且每 個力對軸線的獨立力矩也能夠相互抵消，也不會產生附加的力矩，從而實現(xiàn)了六連桿機構在三個運動方向的解耦。在通常情況下，這兩個參數(shù)一般設置的大一點。從而確定了以上兩個參數(shù)的大小。當輪軌產生橫向沖擊時，橡膠球形關節(jié)產生細微的壓縮和偏轉，能夠使連桿產生 比較大的傾斜，就使得系統(tǒng)的兩側產生比較大的相對于軸向的位移，這 就可以達到對輪對橫向移動的補償。 小結 輪對空心軸傳動方式有以下特點 ： 1） 輪對空心軸驅動系統(tǒng)具有足夠大的扭轉剛度 ， 具有特別高的粘一滑振動穩(wěn)定性能 ， 能夠實現(xiàn)比較高的粘著利用率 ， 最大限度的發(fā)揮機車或動車的牽引能力。 5）輪對雙空心軸驅動系統(tǒng)要求徑向間隙比其它類型的傳動裝置都要大 ， 整個結構比較復雜 ， 加工難度大 ， 維護以及檢修的工作量大。 1. 架懸式輪對空心軸機構的結構 架懸式輪對空心軸機構 剛開始研制的時候主要用于 SS DF11型等機車上，目前該機構已經(jīng)適用于準高速機車以及動車組上，為我國鐵路提速做出了巨大的貢獻。由曲線圖 可以倒推出電動機是分析數(shù)據(jù)，得到了其實驗數(shù)據(jù)。 由于在設計過程中，數(shù)據(jù)獲得不夠完善，對零部件的建模 造成一定的影響，進而影響虛擬裝配。指導老師的精心指導和大力支持使我在總體設計的把握上得到了非常大的幫助，同時給我提供了非常優(yōu)越的設計環(huán)境和詳細的參考資料，并在設計細節(jié)上給予了我們耐心的指導，對于我順利完成這次畢業(yè)設計起到了很大的作用。在此我再一次感謝我的指導老師朱喜鋒老師在百忙之中給予了我精心的輔導與幫助。 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 28 參考文獻 [1] 朱喜鋒 .機車總體結構設計 [M].成都 :西南交通大學出版社 ,2021. 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