为提高高速列车齿式联轴器的设计效率,优化设计结构,利用CAD/CAE技术开展了一体化设计。利用CAD软件对驱动装置进行三维设计及虚拟装配,并对驱动装置进行运动仿真分析,得到牵引电机在额定转速和最高转速两种运营条件下轮对线速度的大小;采用CAE软件对鼓形齿联轴器进行静强度分析及安全校核,以确保其服役安全性。结果表明,牵引电机在额定转速和最高转速下车轮线速度分别为243.3 km/h和349.1 km/h,满足高速运行条件;鼓形齿联轴器在平衡工况和最大角向位移工况下最大应力分别为391 MPa和403 MPa,满足安全运行的要求。提出的联轴器CAD/CAE一体化设计方法,为其结果优化提供了参考依据。

为了研究兰州局HXD3D型机车在兰新线、兰青线高寒高原复杂线路上运行时出现的剥离、粘连、车轮不圆等问题,利用瞬态三维有限元方法进行了轮轨静态接触和轮轨滚动接触分析,揭示了车轮横移量、轴重等因素对轮轨滚动接触部位、轮轨接触等效应力的影响规律.计算结果表明:接触面积随横移量的变化曲线与接触斑横向长度随横移量的变化曲线有相同的变化规律,当轴重在一定基础上继续增加时,车轮踏面内外应力增长速度较慢,接触面积的增长速度较快.轮轨滚动过程中,随着轴重载荷的增加,车轮整体范围内所受等效应力随之增加且有明显的变化,钢轨所受等效应力变化很小.研究结果为减少镟修成本和保障机车安全运行提供了可靠的理论依据.

针对轨道车辆转向架焊接部位疲劳薄弱问题,以某型高速动车组焊接构架为研究对象,采用ABAQUS建立有限元模型获得焊接构架危险区域以及该区域应力-载荷转换系数;建立动车组整车动力学模型,通过施加轨道不平顺获得构架转臂定位座处载荷-时间历程,在此基础上通过雨流计数法编制16级载荷谱.根据应力-强度干涉模型建立了构架疲劳可靠性模型,并采用一次二阶矩法分析了焊接构架可靠性和灵敏度随运行里程的变化规律.研究结果表明:车辆运行至1200万公里时焊接构架可靠度为0.9987,满足1200万公里安全运营里程的规定;随着车辆运行里程增加,转换系数K和材料参数m对焊接部位可靠度影响显著;上述研究结果可为焊接转向架的设计以及结构改进提供参考.

焊接构架作为高速动车组的关键承载部件,所受载荷复杂,采用传统的单轴疲劳评估方法确定其安全可靠性的方法过于保守.为更好的反映焊接构架在实际运营过程中所受的多轴应力状态,提高焊缝区的有限元分析结果精度,以某型高速动车组焊接构架为例,基于最大主应力法将多轴应力状态转化成为单轴应力,采用修正的Goodman-Smith极限图评定了构架的疲劳薄弱区.在此基础上,引入安全裕量参数,采用Crossland和Papadopou-los多轴疲劳准则对疲劳最薄弱的转臂定位座焊缝区进一步评定,分析结果表明,焊接构架安全系数均大于1,满足疲劳强度要求,且采用Papadopoulos准则所得结果较Crossland准则所得结果保守.

随着动车组运行速度的不断提高,车轮在运行过程中的磨耗加剧,在增加维修成本的同时,恶化了列车的服役环境,严重时将会威胁行车安全.针对车轮运行磨耗引起的多边形问题,以某型线上服役高速动车组为研究对象,采用Simpack建立其动力学模型,分析车轮多边形(阶数为1～11,波深为0.1 mm～0.5 mm)对高速轮轨系统垂向振动响应的影响.为了直观观察相关变化规律,引入决定系数,对其变化规律进行曲线拟合.结果 表明,车轮多边形波深的取值大小对垂向振动响应的影响更为显著,所得拟合曲线的变化规律为高速动车组的检测维修以及安全评估提供参考.

以CRH380BL型高速动车组为研究对象,基于车轮谐波磨耗的实测结果,建立刚性轮轨、刚性轮柔性轨、柔性轮刚性轨以及柔性轮轨4种不同轮轨关系下的车辆—轨道耦合动力学模型,通过对比分析4种模型的轮轨振动特性,得到最能反映真实情况的轮轨耦合动力学模型;基于车轴受力分析,采用有限元软件ANSYS进行车轴静强度计算;采用多体动力学软件计算考虑车轮谐波磨耗的车轴载荷时间历程;根据疲劳累积损伤理论,采用FE-SAFE软件分析考虑车轮谐波磨耗的车轴疲劳寿命.结果 表明:柔性轮轨关系更能反映轮轨的真实接触状态;车轴轮座内侧圆弧过渡处的应力最大,为114.4 MPa;考虑车轮谐波磨耗的车轴疲劳寿命约为19.2 a;车轮谐波磨耗导致轮轨振动加剧,对车轴疲劳寿命产生明显不利的影响.

基于Gamma随机过程建立弹簧材料强度退化模型,根据应力-强度干涉理论建立弹簧随服役里程的动态可靠性模型,采用随机摄动理论和四阶矩法分析弹簧动态可靠度,并通过随机变量均值和方差灵敏度分析各参数对弹簧服役可靠性的影响.以目前我国货车主型转向架K6摇枕承载外簧为例的分析结果表明:在第二个厂修期内承载外簧可靠度下降明显,应及时检查更换;簧条直径和材料疲劳性能参数对承载外簧可靠性的影响显著,中径和材料疲劳强度对其影响较小.

传统的动车组轴箱弹簧设计方法不易确定其性能的主要影响因素,设计盲目性较大,且不能较好反映各关键技术参数波动对弹簧性能的影响.为此,引入权重系数,将弹簧刚度和疲劳强度同时作为考核弹簧性能的综合指标,建立其望小特性的稳健设计模型,采用最优拉丁超立方抽样的方法求出各设计参数对综合性能指标的贡献率,以此提高弹簧的设计质量.分析结果表明:簧条直径对弹簧综合性能指标影响最大;当权重系数选择在0.5～0.65,并且簧条直径变异系数控制在0.5～1.2％时,弹簧综合性能影响最小.

针对机车油压减振器检修实验教学投入成本高,教学效率低及不能模拟故障工况等问题,将虚拟仿真技术应用到油压减振器检修实验教学中,设计了虚拟仿真实体框架,综合运用多媒体动画技术、仿真技术、网络技术开发出虚拟仿真实验资源.解决了传统检修实验教学的缺点,促进车辆工程类专业实验教学资源的拓展和培养目标的实现.

为了提高高速动车组制动盘的散热性能及服役寿命,借鉴自然界中生物高效散热的特点,类比自然界中三种与生俱有的高效物质交换的生物特点,建立了三种可以提升散热效果、预防疲劳热损伤的带有仿生散热筋的高速动车组制动盘模型.依据摩擦功率法提出热流配比系数法,采用有限有软件ABAQUS分析了高速动车组从时速300 km/h紧急制动下三种带有仿生散热筋制动盘的温度的大小及变化规律,并与常规圆柱散热筋制动盘的结果进行了对比.结果表明,散热效果的优良次序依次是:螺旋型散热筋、板型散热筋、根型散热筋、圆柱散热筋.表面积增加导致的对流换热加剧是散热降温增强的的主要原因.上述分析为今后仿生散热筋在高速动车组制动盘高效率散热中的应用提供了参考依据.

为提高高速动车组焊接构架复杂区域的有限元分析结果精度,降低求解规模和分析时间,利用子模型技术进行了焊接构架的疲劳评估.以某型动车组动力转向架焊接构架为研究对象,依据UIC 615-4和EN 13749标准中的载荷施加要求,采用有限元软件ABAQUS进行了运营工况不同载荷组合下的强度分析,并进行了焊缝处的疲劳强度分析,确定了焊接构架的疲劳薄弱区域.在此基础上,运用子模型技术将应力幅值最大的转臂定位座与下盖板角焊缝区域从构架整体中分离出来进行构架的疲劳评估,采用热点应力法得到该处的疲劳寿命为3.6×106次,满足IIW标准规定的2×106次,分析结果表明该构架疲劳寿命满足设计要求.

In order to ensure the anti-rolling stability of vehicle operation, the stiffness, static strength, fatigue strength and lightweight design method of anti-rolling torsion bar are studied. The calculation equation of anti-rolling stiffness of anti-rolling torsion bar is deduced in detail, and the anti-rolling stiffness under two load case is calculated by the finite element model. At the same time, its static strength and fatigue strength are checked. The topology optimization and parameter optimization analysis of torsion bar and torsion arm are carried out, and lightweight design method of torsion bar and torsion arm is studied. The results show that there is little error between the theoretical values and calculated values of anti-rolling stiffness, which confirms the correctness of the stiffness calculation model. and the static strength and fatigue strength of the anti-roll torsion bar fully meet the requirements of relevant technical specifications, the optimum structure obtained by topology optimization and parameter optimization of torsion bar and torsion arm can realize lightweight very well. This study can provide reference for ensuring the safe operation of EMU and the design of anti-roll torsion bar.

随着大秦线2万吨重载列车的开行,17号车钩钩体使用环境更加恶劣,钩体裂纹故障增多,使用寿命随之降低.以17号车钩钩体为研究对象,建立钩体三维实体模型,应用Workbench软件进行仿真分析,完成静强度校核.采用Goodman-Smith疲劳极限图对钩体进行疲劳强度校核.根据AAR设计基准推荐的E级钢S-N曲线,引入缺陷系数进行修正,从而得到钩体S-N曲线.根据大秦线实测的钩体8级应力谱,采用Miner线性累积损伤理论,估算钩体寿命里程和疲劳寿命.选取合适缺陷系数对钩体进行疲劳设计,确定牵引突缘和钩尾销孔处的设计应力.

我国组合式制动梁故障占货车总故障的60％以上,开发新型制动梁很有必要,传统的设计周期较长,设计效率较低,故进行参数化设计.首先根据轴重、制动初速度和制动距离确定制动载荷,再次通过原有组合式制动梁的结构,出现的问题进行新型制动梁的设计,利用VB创建参数化界面,对Solidworks进行二次开发,最后实现了新型制动梁的参数化建模.

以CRH380B型动车组转向架焊接构架为研究对象,依据UIC 615-4加载标准计算了构架的整体静强度,并对局部应力进行了分析,找到了平均应力及应力幅较大部位.为更精确的估算关键焊缝的疲劳寿命,采用了子模型技术.在验证子模型可靠的基础上,运用Fe-safe软件中基于等效结构应力法的Verity模块估算了焊缝的疲劳寿命.分析结果表明,该构架的强度符合标准UIC 615-4的要求,焊缝的疲劳寿命也满足设计要求.

焊接疲劳直接影响车辆行车安全,为评估外转39型转向架焊接制动梁的结构强度性能,运用有限元法对其进行了静强度分析,运用等效结构应力法对其焊接结构进行了疲劳寿命预测.并且对全尺寸实物进行了静载荷试验和疲劳试验,计算结果与试验结果基本一致,研究结果表明:外转39型制动梁强度设计满足相关标准要求;等效结构应力法具有工程应用推广价值.

In order to investigate the effect of interference, friction coefficient, shape error, protruding assembly, oiling groove on the press-fit curve and stress of contact position, an axisymmetric finite element model was established by ABAQUS to simulate the wheelset press-fitting process of a high-speed EMUs. The result shows that interference and friction coefficient is the key factor to ensure the assembly quality reach the standard; Besides, protruding assembly and oiling groove have significant influence on stress of contact position; appropriate shape error combination of wheel and axle is conducive to a correct press-fitting.

CRH380BL EMU bogie frame is taken as the research object.According to UIC615-4 loading standard,the static strength is analyzed by Abaqus finite element software and the fatigue strength is verified by Goodman curve.And on this basis,the fatigue analysis software Fe-safe is used to estimate the fatigue life of the bogie frame with consideration of influences of the welding defect on the size coefficient and so on.The analysis results show that the static strength and fa-tigue strength of the frame can meet the requirements of the standard UIC6 1 5-4 ,and the minimum of the fatigue life conforms to the design specifications.

<span id="ChDivSummary" name="ChDivSummary" class="abstract-text">结合卓越工程师教育培养计划,制定针对车辆工程专业"卓越"班的零部件测绘实践教学体系。在测绘实践教学中强调草图的重要性,突出专业特色,且并入计算机成图教学。通过测绘锻炼学生的动手能力、识图成图能力、计算机三维设计能力、资料查阅能力、创新能力以及团队协作精神,并提高学生的工程素质与工程意识。</span>

In order to obtain the slider-crank mechanism which has the optimum driving perform-ance,the general optimization design model of the slider-crank mechanism is constructed by analy-zing its principle.The parameter graphic method model designing the slider-crank mechanism is constructed and applied to solving the general optimization design model on the SolidWorks plat-form.The result of the example shows that the driving performance of the rotary mechanism is advanced and its dimensions are reduced,and the method in this paper is available.