【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(jìn)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(dá)了物理問題的有限元分析。當(dāng)對(duì)一個(gè)零件或裝配體進(jìn)行分析時(shí)，想得到它在不同工作條件下的反應(yīng)就要運(yùn)行不同類型的分析。一個(gè) 算例的完整定義包括分析類型、材料、負(fù)荷、約束和網(wǎng)格。在這一步驟中，可以為算例設(shè)定一個(gè)名稱，并同時(shí)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(yùn)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(huì)更新已在 SolidWorks 中為 CAD 模型分配的材料。在裝配體中，每一個(gè)零件可以指定不同的材料。 30t 軸重轉(zhuǎn)向架搖枕采用 B+級(jí)鋼鑄造而成，屈服強(qiáng)度為 σs= ，抗拉強(qiáng)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(gè)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(diǎn)。單擊 Simulation工具欄 “夾具 ”下拉菜單的 “固定幾何體 ”，完成對(duì)零件約束的添加。當(dāng)某個(gè)面添加了約束之后，就可以看到夾具符號(hào)出現(xiàn)在該面上。夾具符號(hào)分別用箭頭和圓角表示各方向的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)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(gè)自由度，包括三個(gè)移動(dòng)自由度和三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)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(shí)在彈簧承臺(tái)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(duì)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(yùn)行 ”下拉菜單中的 “生成網(wǎng)格 ”，完成對(duì)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(yùn)行算例。完成應(yīng)用材料、添加約束、施加載荷和對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分后，就可以進(jìn)行分析了。單擊 Simulation 工具欄中的 “運(yùn)行 ”，系統(tǒng)就開始進(jìn)行分析，并彈出運(yùn)行窗口，其中會(huì)顯示分析節(jié)點(diǎn)、單元以 及自由度的數(shù)目。 (7)顯示結(jié)果。運(yùn)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(gè)圖解選項(xiàng)。 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(bào)告。經(jīng)過結(jié)果分析后，可以將結(jié)果生成研究報(bào)告，以方便查閱、演示和存檔。 (9)制作受力簡(jiǎn)圖，確定最大承載區(qū)域。 圖 搖枕承載最大應(yīng)力簡(jiǎn)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?jī)膳潘诟浇? (10)分析及結(jié)論： 已知 B+級(jí)鋼的屈服強(qiáng)度： s? = 則 B+級(jí)鋼的許用應(yīng)力 ? ? Mps ??? ?? 表 各工況受載情況統(tǒng)計(jì) 受載工況 受載大小與許用應(yīng)力比較 是否滿足強(qiáng)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(gè)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(jí)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(qiáng)度要求。 轉(zhuǎn)向架改進(jìn)措施 加厚心盤座厚度。根據(jù) Simulation 對(duì) 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(qiáng)度仍舊欠缺，所以 應(yīng)該對(duì)心盤部位加強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改進(jìn)。 延伸橫向立筋。通過分析原搖枕的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)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(duì)較小，同時(shí)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(jìn)。 圖 改進(jìn)心盤后的搖枕 本章小結(jié) 通過對(duì) 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(jì)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(duì)其進(jìn)行了 分析， 并進(jìn)行了適當(dāng)?shù)膬?yōu)化改進(jìn)，彌補(bǔ)了心盤結(jié)構(gòu)強(qiáng)度稍有不足的缺點(diǎn)。 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(guó)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(shí)現(xiàn)鐵路重載運(yùn)輸新跨越的最有效的問題。本文從分析國(guó)外先進(jìn)大軸重轉(zhuǎn)向架的運(yùn)用情況及性能參數(shù)出發(fā)，結(jié)合我國(guó)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(jì)原則及設(shè)計(jì)目標(biāo)。并針對(duì) 25t 軸重貨車轉(zhuǎn)向架（ K6 型和 K7 型）搖枕的技術(shù)特點(diǎn)，通過對(duì)國(guó)外及國(guó)內(nèi)各種型號(hào)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(duì) 30t 軸重轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向架進(jìn)行了選型 鑄鋼三大件式貨車轉(zhuǎn)向架，并對(duì)其設(shè)計(jì)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(jì)軟件設(shè)計(jì)出 30t 軸重轉(zhuǎn)向架搖枕。最后對(duì)所設(shè)計(jì)搖枕利用 Simulation 進(jìn)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(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 加強(qiáng)之后進(jìn)行了設(shè)計(jì)的改進(jìn)，并最終確定了所設(shè)計(jì) 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(shí)感謝 她的諒解與包容。在整個(gè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 過程中，對(duì)我進(jìn)行了耐心的指導(dǎo)和幫助，提出嚴(yán)格要求，引導(dǎo)我不斷開闊思路，為我答疑解惑，鼓勵(lì)我大膽創(chuàng)新，使我在這一段寶貴的時(shí)光中，既增長(zhǎng)了知識(shí)、開闊了視野、鍛煉了心態(tài)，又培養(yǎng)了良好的實(shí)驗(yàn)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?yàn)橛辛诉@樣一個(gè)美好的校園，促進(jìn)了我成長(zhǎng)成為一個(gè)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(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)。此次畢業(yè)論文才會(huì)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(duì)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(píng)閱論文和參加答辯的各位老師！ 30 參考文獻(xiàn) [1]Frank .國(guó)外鐵道車輛 .2021 .43 [2]錢立新 .國(guó)際鐵路重載運(yùn)輸發(fā)展概況 .鐵路運(yùn)輸和經(jīng)濟(jì) .2021 .24 [3]魏井奎，李辰中 .重載運(yùn)輸一 中國(guó)鐵路貨運(yùn)發(fā)展之路 .科技資訊 .2021 [4]楊愛國(guó)，邵文東 .我國(guó)貨車轉(zhuǎn)向架的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) .鐵道車輛 . 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