【正文】 P 2 )6302( ????? 則 表 各工況承載載荷大小 載荷工況 載荷大?。?KN） 1 2 3 23 轉(zhuǎn)向架搖枕使用 Simulation 進行有限元分析 (1)建立 新 算例。算例是由一系列參數(shù)定義的，這些參數(shù)完整地表達了物理問題的有限元分析。當對一個零件或裝配體進行分析時，想得到它在不同工作條件下的反應(yīng)就要運行不同類型的分析。一個 算例的完整定義包括分析類型、材料、負荷、約束和網(wǎng)格。在這一步驟中，可以為算例設(shè)定一個名稱，并同時設(shè)定算例的 “類型 ”為 “靜態(tài) ”。 將 30t軸重轉(zhuǎn)向架搖枕導(dǎo)入算例中。 (2)應(yīng)用材料。在運行算例之前，必須定義模型的材料屬性。在 Simulation 中定義材料不會更新已在 SolidWorks 中為 CAD 模型分配的材料。在裝配體中，每一個零件可以指定不同的材料。 30t 軸重轉(zhuǎn)向架搖枕采用 B+級鋼鑄造而成，屈服強度為 σs= ，抗拉強度為 σb=551MPa，故采用近似的鑄造合金鋼作為分析材料。 圖 材料 選擇 (3)添加約束。為了完成一個靜態(tài)分析，模型必須被正確地約束。 Simulation 提供了各種夾具來約束模型，一般而言，夾具可以應(yīng)用到模型的面、邊和頂點。單擊 Simulation工具欄 “夾具 ”下拉菜單的 “固定幾何體 ”，完成對零件約束的添加。當某個面添加了約束之后，就可以看到夾具符號出現(xiàn)在該面上。夾具符號分別用箭頭和圓角表示各方向的移動和轉(zhuǎn)動自由度的限制。本文中選擇 “固定幾何體 ”夾具類型，意味著所有的 6 個自由度，包括三個移動自由度和三個轉(zhuǎn)動自由度都被限制了。 30t 軸重轉(zhuǎn)向架搖枕添加的約束條件實在彈簧承臺面豎 直向上的。 圖 添加約束 24 (4)施加載荷。單擊 Simulation 工具欄中 “外部載荷 ”下拉菜單中的 “力 ”，完成對零件載荷的施加， 圖 添加載荷 工況 1 圖 添加載荷 工況 2 (5)生成網(wǎng)格。單擊 Simulation 工具欄中的 “運行 ”下拉菜單中的 “生成網(wǎng)格 ”，完成對零件的網(wǎng)格化 。 圖 生成網(wǎng)格 工況 1 圖 生成網(wǎng)格 工況 2 25 (6)運行算例。完成應(yīng)用材料、添加約束、施加載荷和對模型進行網(wǎng)格劃分后，就可以進行分析了。單擊 Simulation 工具欄中的 “運行 ”，系統(tǒng)就開始進行分析，并彈出運行窗口，其中會顯示分析節(jié)點、單元以 及自由度的數(shù)目。 (7)顯示結(jié)果。運行結(jié)束之后， SimulationStudy 樹中增加了 “結(jié)果 ”文件夾，并且 “結(jié)果 ”下還有應(yīng)力、位移、應(yīng)變和安全系數(shù)四個圖解選項。 圖 應(yīng)力圖解 工況 1 圖 工況 1 所受應(yīng)力 圖 應(yīng)力圖解 工況 2 26 圖 工況 2 搖枕所受應(yīng)力 (8)生成報告。經(jīng)過結(jié)果分析后，可以將結(jié)果生成研究報告，以方便查閱、演示和存檔。 (9)制作受力簡圖，確定最大承載區(qū)域。 圖 搖枕承載最大應(yīng)力簡圖 搖枕承受載荷應(yīng)力最大的部位分別是 A 區(qū)（搖枕兩端下彎角部位）， B 區(qū)（搖枕底部兩排水口附近）。 (10)分析及結(jié)論： 已知 B+級鋼的屈服強度： s? = 則 B+級鋼的許用應(yīng)力 ? ? Mps ??? ?? 表 各工況受載情況統(tǒng)計 受載工況 受載大小與許用應(yīng)力比較 是否滿足強度要求 1 ? ??? ?? m a x1 滿足 2 ? ??? ?? 9 1m a x2 滿足 3 ? ???? ??? 9 1m a xm a x 23 滿足 27 經(jīng)以上分析，搖枕在兩個工況條件下，所承受靜態(tài)垂向載荷在 A、 B 兩應(yīng)力集中區(qū)域承受應(yīng)力值均小于 B+級鋼自身的許用應(yīng)力，故可得出結(jié)論：該搖枕滿足應(yīng)力強度要求。 轉(zhuǎn)向架改進措施 加厚心盤座厚度。根據(jù) Simulation 對 30t 軸重轉(zhuǎn)向架搖枕的有限元分析可以得出，承載載荷較大的部位依舊是心盤部位，從有限元的分析的位移圖解得出結(jié)論，心盤周邊部位結(jié)構(gòu)強度仍舊欠缺，所以 應(yīng)該對心盤部位加強結(jié)構(gòu)強度，進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進。 延伸橫向立筋。通過分析原搖枕的結(jié)構(gòu)和強度工況 1 的等效應(yīng)力圖可知，為保證搖枕彈簧的承載面，搖枕端部位置的斷面相對較小，同時下蓋板需要的寬度較大，但這使得搖枕縱斷面從兩端立筋過渡到中部立筋的高度急劇減小，且筋板在橫向上不連續(xù)，在搖枕下彎角部位高度尤為小，造成此處結(jié)構(gòu)剛度出現(xiàn)急劇變化，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)應(yīng)力在此處局部不流暢，從而橫向立筋的根部應(yīng)力值偏大，此處結(jié)構(gòu)需要改進。 圖 改進心盤后的搖枕 本章小結(jié) 通過對 K6 型轉(zhuǎn)向架和 K7 型轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)深入學(xué)習(xí)，最 終使用 solidworks 三維制圖軟件設(shè)計出了 30t 軸重轉(zhuǎn)向架搖枕。之后采用 SolidWorksSimulation 基于有限元技術(shù)對其進行了 分析， 并進行了適當?shù)膬?yōu)化改進，彌補了心盤結(jié)構(gòu)強度稍有不足的缺點。 28 結(jié)論 隨著各種大力開發(fā)重載列車，研制開發(fā)適合我國線路狀況的大軸重貨車轉(zhuǎn)向架和大型貨車產(chǎn)品，已經(jīng)成為必須考慮的實現(xiàn)鐵路重載運輸新跨越的最有效的問題。本文從分析國外先進大軸重轉(zhuǎn)向架的運用情況及性能參數(shù)出發(fā)，結(jié)合我國重載貨車轉(zhuǎn)向架的現(xiàn)狀，提出了研制 30t 軸重貨車轉(zhuǎn)向架的設(shè)計原則及設(shè)計目標。并針對 25t 軸重貨車轉(zhuǎn)向架（ K6 型和 K7 型）搖枕的技術(shù)特點，通過對國外及國內(nèi)各種型號大軸重轉(zhuǎn)向架的分析歸納，依據(jù)減小簧下質(zhì)量、優(yōu)化車輪參數(shù)、減小一系橫向定位剛度、發(fā)展徑向轉(zhuǎn)向架等原則對 30t 軸重轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向架進行了選型 鑄鋼三大件式貨車轉(zhuǎn)向架，并對其設(shè)計提出一系列設(shè)想。在確定了搖枕主要承載區(qū)域和較為容易產(chǎn)生損傷的部位后，通過 SolidWorks三維設(shè)計軟件設(shè)計出 30t 軸重轉(zhuǎn)向架搖枕。最后對所設(shè)計搖枕利用 Simulation 進行了有限元分析，導(dǎo)出應(yīng)力、位移、應(yīng)變以及安全系數(shù)的解圖。在有限元分析得出部分區(qū)域需要進行結(jié)構(gòu)強度 加強之后進行了設(shè)計的改進，并最終確定了所設(shè)計 30t 軸重貨車轉(zhuǎn)向架搖枕的結(jié)構(gòu)。 29 致謝 在此論文撰寫過程中，要特別感謝我的導(dǎo)師 左麗娟老師 的指導(dǎo)與督促，同時感謝 她的諒解與包容。在整個 畢業(yè)設(shè)計 過程中，對我進行了耐心的指導(dǎo)和幫助，提出嚴格要求，引導(dǎo)我不斷開闊思路，為我答疑解惑，鼓勵我大膽創(chuàng)新，使我在這一段寶貴的時光中，既增長了知識、開闊了視野、鍛煉了心態(tài)，又培養(yǎng)了良好的實驗習(xí)慣和科研精神。 然后還要感謝 我四年的家 蘭州交通大學(xué)，正因為有了這樣一個美好的校園，促進了我成長成為一個合格的畢業(yè) 生；還要感謝 大學(xué)四年來所有的老師， 是他們 為我們打下車輛 專業(yè)知識的基礎(chǔ)；同時還要感謝所有的同學(xué)們，正是因為有了你們的支持和鼓勵。此次畢業(yè)論文才會順利完成。 再者要感謝我的家人在學(xué)習(xí)上的支持以及生活上的關(guān)懷和照顧，正是他們對我的關(guān)愛和支持我才能完成學(xué)業(yè)。 最后，衷心地感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位老師！ 30 參考文獻 [1]Frank .國外鐵道車輛 .2021 .43 [2]錢立新 .國際鐵路重載運輸發(fā)展概況 .鐵路運輸和經(jīng)濟 .2021 .24 [3]魏井奎，李辰中 .重載運輸一 中國鐵路貨運發(fā)展之路 .科技資訊 .2021 [4]楊愛國，邵文東 .我國貨車轉(zhuǎn)向架的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 .鐵道車輛 . [5]王璞，潘樹平 .出口委內(nèi)瑞拉 30t軸重鑄鋼轉(zhuǎn)向架研制 .鐵道車輛 . [6]李華 .出口巴西 HFE型米軌糧食漏斗車 .鐵道車輛 . [7]邵文東，董黎生，兆文中，謝素明 .出口澳大利亞 軸重貨車轉(zhuǎn)向架的研制 .鐵道車 輛 .2021 .46 [8]黃運華 .基于獨立旋轉(zhuǎn)車輪的變軌距轉(zhuǎn)向架研究 .成都 :西南交通大學(xué)博士論文 .2021 [9]李亨利 .貨車徑向轉(zhuǎn)向架動力學(xué)特性及輪軌磨耗研究 .成都 :西南交通大學(xué)碩士論文 .2021 [10]王孔明 .重載貨車輪軌動作用力研究 .成都 :西南交通大學(xué)碩士論文 .2021 [11]嚴雋毫 ,傅茂海 .車輛工程 (第三版 ).北京 :中國鐵道出版社 .2021 [12]劉盛勛 ,趙邦華 .車輛設(shè)計參考手冊 .北京：中國鐵道出版社 .1998