【正文】 38 輪轂輪緣的造型圖39 輪轂 輪對(duì)的組裝（1）生成新的裝配文檔單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄上的“新建”按鈕。單擊“裝配體”按鈕，然后單擊“確定”，彈出新裝配體窗口。在圖形區(qū)單擊鼠標(biāo)定位即可插入車軸，該零件默認(rèn)為固定零件。（3） 插入車輪零部件在Command Manager中單擊“裝配體”中的“插入零部件”按鈕，單擊“瀏覽…”按鈕，找到“車輪的輪心和輪轂”零件后，單擊“打開”按鈕，在圖形區(qū)空白處單擊，及插入輪心和輪轂。圖36 輪對(duì)（4） 設(shè)定輪軸同心配合在裝配工具條上單擊“配合”按鈕，在圖形區(qū)中選中車軸輪座圓柱面和車輪輪轂空?qǐng)A柱面，單擊“配合對(duì)齊”中的改變方向，單擊“確定”按鈕完成輪軸同心配合。（6） 設(shè)定輪緣內(nèi)側(cè)面配合在裝配工具條上單擊“配合”按鈕，選擇高級(jí)配合中的“對(duì)稱”，在圖形區(qū)中選中兩車輪輪緣內(nèi)側(cè)面，在“設(shè)計(jì)樹”選擇前視面為對(duì)稱面，在“配合”對(duì)話框中單擊“確定”按鈕完成車輪對(duì)稱配合，如圖36所示。利用該軟件的優(yōu)點(diǎn)完成構(gòu)架、軸箱、彈簧懸掛裝置、支承、牽引桿裝置、電動(dòng)機(jī)懸掛裝置、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置、沙箱和手制動(dòng)拔桿等部件的造型，最后組裝成如圖37的總裝圖。橫向剛度設(shè)計(jì)得小些，雖有利于機(jī)車的曲線通過，但卻難以獲得較高的橫向穩(wěn)定性相反，橫向剛度設(shè)計(jì)得大些，雖有利于橫向穩(wěn)定性的提高，但對(duì)機(jī)車的曲線通過不利。隨著機(jī)車動(dòng)力學(xué)研究水平的提高和計(jì)算技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)都已普遍進(jìn)行“機(jī)車橫向穩(wěn)定性計(jì)算”和“機(jī)車穩(wěn)態(tài)及動(dòng)態(tài)曲線通過分析計(jì)算”。由此可見，轉(zhuǎn)向架橫向剛度對(duì)機(jī)車性能的重要影響已引起了人們的普遍重視。（2）計(jì)算每軸的一系橫向剛度時(shí)，往往簡(jiǎn)單地將每個(gè)軸箱的橫向剛度乘以2，而忽視了各種軸箱軸承對(duì)機(jī)車一系橫向剛度的不同影響。 轉(zhuǎn)向架的橫向剛度設(shè)在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架與軸箱之間的彈簧懸掛裝置我們稱為一系懸掛，設(shè)在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架與車體之間的彈簧懸掛裝置稱為二系懸掛。在對(duì)機(jī)車進(jìn)行理論研究時(shí)，轉(zhuǎn)向架垂向剛度往往是以每個(gè)軸箱為單位的，如要計(jì)算每根軸的一系垂向剛度，將一個(gè)軸箱的一系垂向剛度乘以2即可。人們往往認(rèn)為轉(zhuǎn)向架橫向剛度即為軸箱定位結(jié)構(gòu)（如軸箱拉桿）的橫向剛度，每軸的橫向剛度為每個(gè)軸箱的兩倍。 軸箱定位方式（結(jié)構(gòu)）就每個(gè)軸箱而言，其相對(duì)構(gòu)架的橫向剛度的大小主要取決于軸箱在構(gòu)架中的定位方式。如ND5型機(jī)車，由于軸箱取用導(dǎo)框式定位，當(dāng)其相對(duì)于構(gòu)架的橫動(dòng)量小于軸箱與構(gòu)架間的橫向自由間隙（、）時(shí)，軸箱定位方式(導(dǎo)框)對(duì)軸箱無橫向約束，此時(shí)，軸箱是借助于軸箱彈簧的橫向剛度來定位的；而當(dāng)軸箱相對(duì)于構(gòu)架的橫動(dòng)量達(dá)到自由間隙（即軸箱導(dǎo)槽中的襯板與構(gòu)架導(dǎo)框緊緊貼靠）時(shí)軸箱在橫向就被剛性地定位。綜上所述，軸箱相對(duì)于構(gòu)架的橫向剛度的特性及其大小主要取決于其定位方式。人們?cè)谟?jì)算采用軸箱拉桿定位的軸箱橫向剛度時(shí)，往往只計(jì)及軸箱拉桿的橫向剛度而忽略了軸箱彈簧的橫向剛度,這必將造成較大的誤差。在我國運(yùn)營的DF4型機(jī)車中，車體底架主要承載結(jié)構(gòu)為箱型梁焊接結(jié)構(gòu)，采用高圓簧與回轉(zhuǎn)式橡膠彈簧支座的懸掛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置形式如圖41(a)所示，車體底架側(cè)梁上蓋板為高圓簧懸掛系統(tǒng)的定位安裝面。特別是在八組簧方案中，車體底架側(cè)梁的強(qiáng)度和剛度顯著下降，在車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，必須采取相應(yīng)的措施，設(shè)法滿足車體的強(qiáng)度和剛度要求，致使車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜化和重量增加。與圖41(a)的結(jié)構(gòu)布置相比，在車體側(cè)梁下蓋板為安裝高圓簧設(shè)計(jì)的橢圓形孔僅考慮高圓簧由彎曲變形和水平方向變形引起的變形量，而不考慮回轉(zhuǎn)式橡膠彈簧支座的剪切變形量。由此可見,圖41(b)所示的回轉(zhuǎn)式橡膠彈簧支座的結(jié)構(gòu)布置有利于提高車體的強(qiáng)度和剛度，減小結(jié)構(gòu)自重。 軸箱軸承的結(jié)構(gòu)軸箱軸承[10,11]實(shí)際上是聯(lián)接輪對(duì)與軸箱體的“橋梁”，它能否承受軸向力，能否左右兩個(gè)方向都能承受軸向力，對(duì)轉(zhuǎn)向架橫向剛度影響極大，而人們卻往往疏忽這一點(diǎn)。既能承受徑向載荷，又能承受軸向載荷的兩套短圓柱滾子軸承型式，當(dāng)輪對(duì)相對(duì)于構(gòu)架向右橫動(dòng)大于車軸與軸箱間的自由橫動(dòng)量時(shí)，車軸僅對(duì)有側(cè)軸箱施加一個(gè)軸向力（作用于軸箱端蓋），即輪對(duì)向右橫動(dòng)大于車軸與軸箱間的自由橫動(dòng)量時(shí)，僅受到右側(cè)軸箱的橫向約束。因而，在計(jì)算每根軸的一系橫向剛度時(shí)，不能將左右兩個(gè)軸箱的橫向剛度相加（即將每個(gè)軸箱的橫向剛度值乘以2）， 而只能取每個(gè)軸箱的橫向剛度值。綜上所述，采用這種軸承的機(jī)車，每根軸的橫向剛度就等于每個(gè)軸箱的橫向剛度，并非是每個(gè)軸箱橫向剛度的兩倍。圖42為DF4型機(jī)車采用新軸承的中間軸軸箱結(jié)構(gòu)，內(nèi)列軸承同樣為552732QT，外列軸承卻為652732QT。因而中間軸的一系橫向剛度就等于每個(gè)軸箱的橫向剛度，并非是每個(gè)軸箱的兩倍。 受各種因素的影響, 橫向剛度的變化情況圖43為采用新、老軸承的DF4型轉(zhuǎn)向架橫向剛度的示意圖。圖中橫座標(biāo)Y(mm)為輪對(duì)相對(duì)于構(gòu)架的橫動(dòng)量，縱座標(biāo)F(mm)為輪對(duì)橫動(dòng)后對(duì)構(gòu)架的間接作用力，那各段斜率F/Y即為該橫動(dòng)量下的轉(zhuǎn)向架橫向剛度。需要說明的是，橫動(dòng)量大小都是相對(duì)于輪對(duì)處于中心位置(輪對(duì)縱向中心與架縱向中心在同一鉛垂面上)而言的。 全懸掛驅(qū)動(dòng)裝置中彈性元件的影響對(duì)于兩級(jí)彈性六連桿機(jī)構(gòu)的輪對(duì)空心軸式電機(jī)全懸掛機(jī)車，由于其中一個(gè)輪芯與空心軸的一端通過一套六連桿機(jī)構(gòu)彈性相連，空心軸的另一端則通過另一套六連桿機(jī)構(gòu)與大齒輪的齒芯彈性相連，而齒芯相對(duì)于空心軸套及電機(jī)是沒有橫動(dòng)量的。因而，即使車軸與軸箱之間設(shè)有自由橫動(dòng)量，但由于受到這套全懸掛驅(qū)動(dòng)裝置的橫向彈性約束，實(shí)際上輪對(duì)已不存在自由橫動(dòng)量，即當(dāng)輪對(duì)相對(duì)于構(gòu)架的橫動(dòng)量小于車軸與軸箱間的自由橫動(dòng)量時(shí)，機(jī)車一系橫向剛度就等于這套全懸掛驅(qū)動(dòng)裝置彈性機(jī)構(gòu)的橫向剛度。（2）軸箱定位方式、軸箱軸承的結(jié)構(gòu)對(duì)轉(zhuǎn)向架橫向剛度影響極大，軸箱彈簧的橫向剛度在轉(zhuǎn)向架橫向剛度中也占有較大的比例。（3）新、老軸箱軸承對(duì)轉(zhuǎn)向架橫向剛度具有不同的影響。采用新軸承的三軸轉(zhuǎn)向架，中間軸的橫向剛度與端軸的不同。其中軸箱導(dǎo)框、心盤等以四節(jié)點(diǎn)實(shí)體單元離散，兩側(cè)梁、橫梁及所有隔板用四邊形和三角形板殼類單元離散?？紤]到構(gòu)架支撐在軸箱彈簧上的特點(diǎn)，在每個(gè)支撐面上建立彈簧邊界單元，彈簧邊界單元的3個(gè)方向剛度為一系懸掛對(duì)應(yīng)的3個(gè)方向剛度，彈簧邊界單元共計(jì)32個(gè)，構(gòu)架在其它位置不再有約束。構(gòu)架計(jì)算載荷參照《鐵道車輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)和試驗(yàn)鑒定規(guī)范TB1335－1996》，須模擬垂直靜載荷、垂直動(dòng)載荷和側(cè)向力的不同組合。 計(jì)算工況和許用應(yīng)力在構(gòu)架的方案設(shè)計(jì)階段，一般考慮幾個(gè)包括靜載荷、動(dòng)載荷和側(cè)向力的關(guān)鍵工況，另外考慮到牽引和制動(dòng)載荷對(duì)構(gòu)架的應(yīng)力計(jì)算結(jié)果影響較大，雖然TB1335－1996中無明確規(guī)定，但在此也將這兩種載荷考慮在內(nèi)。將構(gòu)架劃分成有限的n段，當(dāng)n足夠多時(shí)，第i段可近似為等截面直桿進(jìn)行求解。由于第i單元近似為等截面直桿，由材料力學(xué)可知：則有：?jiǎn)卧?與單元2分別為：利用3個(gè)節(jié)點(diǎn)處的靜力平衡條件和變形諧調(diào)條件可得由實(shí)際結(jié)構(gòu)的分析可知：u1=0、P2=0、P3=P代入可得： K1(0u2)=P1K1(0+u2)+K2(u2u3)=0 K2(u2+u3)=P由式可得：u3=(1/k1+1/k2)P= 通過有限元計(jì)算， kg，3個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：構(gòu)架側(cè)滾（繞X軸）㎡，構(gòu)架點(diǎn)頭（繞Y軸）㎡，構(gòu)架搖頭（繞Z軸）㎡。由計(jì)算可知。設(shè)計(jì)中構(gòu)架的主體結(jié)構(gòu)選用C3或A3鋼，參照TB/T1335－1996，該材質(zhì)的屈服極限為345MPa，在最大可能載荷或超常載荷下許用應(yīng)力為293MPa，在運(yùn)用載荷下許用應(yīng)力為216MPa。當(dāng)量應(yīng)力的計(jì)算公式為σeσe=σ1σ1 +σ2σ2 +σ3σ3 σ1σ2σ2σ3σ1σ3 式中σi為主應(yīng)力（i=1，2，3），單位 MPa第1至4個(gè)計(jì)算工況均認(rèn)為是運(yùn)營載荷工況,當(dāng)量應(yīng)力應(yīng)小于許用應(yīng)力216MPa。 構(gòu)架強(qiáng)度計(jì)算DF4型機(jī)車轉(zhuǎn)向架在各種計(jì)算工況下的當(dāng)量應(yīng)力（即Von Mises應(yīng)力）如表51所示。超常載荷下，最大當(dāng)量應(yīng)力215MPa，未超出許用應(yīng)力293MPa的標(biāo)準(zhǔn),能滿足轉(zhuǎn)向架在100km/h運(yùn)行時(shí)的強(qiáng)度需要。但是，有些零部件的尺寸還有些誤差，在組裝總的裝配圖是很多配合不夠準(zhǔn)確。通過這次設(shè)計(jì)更加明白了三維設(shè)計(jì)不僅為了直觀，更重要的是為了貫徹設(shè)計(jì)思想，提高設(shè)計(jì)效率。這讓我們對(duì)書本上的純理論知識(shí)更加的理解。只需要在計(jì)算機(jī)上就可以對(duì)所設(shè)計(jì)的零部件進(jìn)行校核，以及強(qiáng)度分析，減小了一些實(shí)驗(yàn)材料不必要的損耗。致謝本設(shè)計(jì)和論文是在導(dǎo)師朱喜峰老師的親切關(guān)懷和精心指導(dǎo)下完成的，從設(shè)計(jì)的選題研究到論文的撰寫定稿，都得到了導(dǎo)師精心細(xì)致的指導(dǎo)。導(dǎo)師嚴(yán)以律己、寬以待人、學(xué)識(shí)淵博、視野開闊，為我營造了一種良好的精神氛圍。在此虔誠地祝福導(dǎo)師合家歡樂、一生平安！同時(shí)，也將祝福送給每一位老師和我的同學(xué)們。尤其是我年老的父母，全力支持我，為我操碎了心。我衷心的感謝您們老師