CRH2动车组轮对与轴箱弹簧CADCAE设计.doc

CRH2动车组轮对与轴箱弹簧CAD/CAE设计 班级：车辆091 姓名：wuwuwuww 学号：200904802 （2012/12/24） 摘 要: 随着时速200km/h高速动车组的引进,如何评价引进动车组的安全性,可 靠性等成为十分紧迫和重要的问题.论文以CRH2动车组拖车轮对和轴箱为研究对 象,进行疲劳强度计算分析,以期望为我国高速动车组标准的制定提供依据. 从过盈配合强度,静强度和动强度三个方面对CRH2动车组拖车车轮进行疲 劳强度分析.按照相关标准,考虑新车轮和磨耗到限车轮的不同,分别建立模型 并施加不同的过盈量;考虑到车轮辐板孔的影响,载荷分两个方向施加;分有无制动力两种工况,实施车轮动强度计算.CRH2转向架车轴按照JIS E 4501进行设计，按JIS E 4502标准进行生产。为了研究CRH2动车组运行的安全性和可靠性，按照JIS E4501 标准，对该车轴进行强度分析。 （二）、车轴的CAD设计 车轴尺寸图： 图1.1车轴零件图 CAD设计（CAD零件工程图） 车轴的建模过程：拉伸轴身→切轴颈→切防尘板座→切轮座（切轴身）→倒角→镜像→完成 CAE设计 应力分析 前处理： 定类型：静态分析 画模型：画出加约束和载荷时的分割线 设属性：碳钢板 分网格：自动生成 求结果： 添约束：高级夹具将中心定位，在轮座处加弹性支撑，弹性刚度为10e11 加载荷：按轴重14t 算在轴颈处施加70000N的载荷 网格和载荷图 查错误：载荷列表后进行检查。 求结果：进行有限元分析 后处理： 列结果：列约束反力 绘图形：绘制变形图、应力图和外边界路径图 位移图 应变图 应力图 显动画：显示变形动画和应力动画 下结论：运行结果与受力分析结果比较，相差不大，结果可信。 位移图 3.强度评价 1)确定危险点：由分析结果可得出，车轴最大应力为36.759MPa，发生 在轴颈处。 2）CRH2动车组车轴材料S38C，采用高频淬火热处理和滚压工艺，根据JIS E4502取车轴的疲劳许用应力为147MPa，可见，按照日本标准，该车轴满足设计要求。经分析，车轴结构强度符合设计要求。 车轮的CAD/CAE分析 一、问题描述 车轮是轮对的重要组成部分，其疲劳强度直接关系到动车组运行的安全性、可靠性、稳定性等，故动车组车轮需进行车轮静强度、动强度和轮轴过盈配合强度等3个方面的分析。 UIC 510—5/2003《整体车轮技术条件》 EN 13979—l/2003《铁路应用轮对和转向架车轮技术验收程序》第一部分：锻制和轧制车轮 二、CAD设计（CAD零件工程图） 车轮的建模过程：拉伸轮胚→切左腹板→切右腹板→旋踏面→打轮毂孔→完成 车轮的尺寸图： CAE设计 受力分析 根据UIC 510-5：2003（整体车轮技术）标准进行车轮设计，对于安装到动轴上的车轮，考虑车轮通过直线运行、曲线通过和道岔通过三种工况，CRH2动车组拖车车轮受力如上图所示，有关符号如下： Q：满轴重静态载荷 Q=160/2 kg FZ：轮轨垂向力，Fz=1.25Q（KN） FY：轮轨横向力，FY=0.7Q(KN) 此处只进行直线工况下的CAE分析，受力如下： 垂向力：Fz1=1.25Q=1.25*160/2=100kN 横向力：Fy1=0 应力分析 前处理： 定类型：静态分析 画模型：用分割线画出受力的接触斑 设属性：碳钢板 分网格：如下图所示 求结果： 添约束：在轮毂孔处用高级夹具施加约束 加载荷：在接触斑上施加70000N的力 查错误：载荷列表后进行检查。 求结果：进行有限元分析 后处理： 列结果：列约束反力 绘图形：绘制变形图、应力图和外边界路径图 位移图 应变图 应力图 显动画：观察变形动画和应力动画 下结论：运行结果与受力分析结果比较，相差不大，结果可信。 强度评价 依据相关资料知在标准EN13104中动车组车轮辐板上所有节点的动应力范围应低于许用应力，即： 用加工中心加工的车轮 ＜360 MPa； 未用加工中心加工的车轮＜290 MPa； 最大Von Mises应力低于车轮材料弹性极限（355 MPa）。 经分析，车轮受力最大处符合强度评价准则。经过系统分析得最大应力约为176.8MPa，最小应力约为0.018MPa。最大应力发生在轴承座与防尘座连接处。 最大变形为0.02517mm。 故该车轮分析满足强度要求。 轮对的分析： 轮对的装配 1、轮对压装位置要求： (1)轮对内侧距离L=(1 353±2) mm,且任意3处距离差不