机车转向架构架静强度设计方法.pdf

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1、CAD／CAE／CAPWCAM现代制造T程(ModernManufacturingEngineering)2011年第5期机车转向架构架静强度设计方法陈国强1，华东升2(1南京铁道职业技术学院铁道动力与工程学院，南京210015；2常州机电职业技术学院机械工程系，常州213164)摘要：运用有限元技术对某机车转向架构架进行强度仿真计算及试验验证分析，以DF4。内燃机车转向架构架为例，详细介绍了客车转向架构架强度的分析方法，利用仿真计算与试验测试相结合的方法能较好地对构架静强度进行设计，为机车可靠运

2、行提供理沦依据。关键词：有限元；静强度；构架；试验中图分类号：THll4文献标志码：A文章编号：167l—3133(2011)05—0069—04MethodonstaticstrengthdesignoflocomotivebogieframebasedonsimulationandtestCHENGuo-qian91，HUADong·shen92(1RailwayPowerandEngineeringDepartmentofNanjingRailwayVocationalandTechnica

3、lCollege，Nanjing210015，China；2Mechanical．En百neefingDepartmentofChangzhouInstituteofMechanicalTechnology，Changzhou213164，Jiangsu，China)Abstract：Basedonthefiniteelementtechnology，alocomotivebogieframeisanalyzedusingstrengthsimulationandtestverifica·tion

4、，takeDF4Ddiesellocomotivebogieframeasanexample，detailstheanalysismethodsofpassengercarbogieframestrengthisintroducedindetail，combiningthecalculationandexperimentaltestmethodisagoodwaytoanalyzethestaticstrengthofbogieframe，providingtheoreticalbasisforr

5、eliableoperationoflocomotive．Keywords：finiteelement；staticstrength；bogieframe；test0引言转向架是保证铁道机车车辆运行品质与运行安全的关键部件，而构架又是其中最主要的组成部分。构架是各部件的安装基础，承受并传递来自车体、轮对的各个方向的作用力，其疲劳强度直接影响机车车辆的运行安全。所以是否能够建立准确的构架有限元模型，将直接影响疲劳寿命分析的结果。1转向架构架模型的建立该转向架构架采用“目”字形焊接结构，主要结构由2根

6、箱型侧梁和4根箱型横梁构成，各梁均为薄板焊接结构。构架主要承载结构包括4个二系弹簧座、3个电动机吊座、4个一系垂向减振器座、2个二系横向减振器座、2个抗蛇行减振器座和2个牵引拉杆座等。为了尽量降低由于建模导致的误差，本文没有采用板壳单元，而是全部采用实体单元。转向架构架正面与底面三维实体模型如图1和图2所示，实体模型在三维制图软件SolidWorks中绘制，将其保存为宰．x_t文件格式，直接导入有限元分析软件ANSYS中，经过布尔运算，采用手动网格划分，即可生成转向架构架的有限元模型。由于有限元分

7、析采用的是实体模型，模型数据量比较大，考虑到分析的可行性，在对实体模型进行整体寿命分析时没有将焊缝结构加进去，只是将板与板的连接处当作焊缝，但是在本文的后面章节将会对构架的局部承载结构进行带有焊缝结构的疲劳寿命分析。转向架构架主要结构参数见表l。表i转向架构架主要结构参数mill侧梁下盖板14侧梁内外寺板10侧梁内部筋板8端部横梁上盖板10端都横粱下盏板10中央横梁上盏板14中央横梁下盖板14煎墨囱叠堑堑一1692011年第5期Ⅸ代制造r程(ModemM“ufaetu6ngE“州”“E)2进行构架

8、静态应力分析主要是为了验证构架有限元模剁的准确性。州为构架疲劳寿命数值仿真结果的准确性与有限元计算的静应力结果以及动力学计算的动载荷历程的准确性密切相关，所吼精确的有限兀模型在整个寿命分析过程巾起决定性的作用。为了能准确地模拟构架真实的应，

9、丁分布状态，本史采用实体建立构架模型，使其更接近真实的应用状态。21构架有限元模型构架的有限元网格i吩得较细，且妥善处理结构几何小倒角和小半径，同时注意控制网梏的扭曲角度。模型单元和节点数目臣大，其中节点数为673365，单儿数为351234，