动车组车辆构造与设计转向架零部件和车体 CAD-CAE设计(精简)精选.ppt

3、车体结构强度实例 * 习题 简述车辆设计任务书的内容 简述车辆设计的类型及内容。 简述转向架总体设计的内容。 简述悬挂系统的基本参数。 简述弹簧、车轮、车轴和构架设计的内容及其CAD/CAE过程 简述动车组外形设计的基本要求及头型设计的基本参数。 简述动车组车体结构设计基本要求。 简述车体结构强度设计标准—JIS E7105的内容。 按相关标准完成车轮等车辆主要承载零件的CAD/CAE设计。 * （2）车轮CAE * （1）车轮强度分析载荷工况 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、曲线和道岔时的载荷。 除了上述UIC 510-5规定的垂向和横向载荷外，还应考虑下表所示的载荷条件。 切向载荷(粘着系数＝0.33) 27.5 kN 最大速度情况下(200公里/小时)转速 1310 rpm 车轴与车轮压装的最大过盈量 0.30 mm 踏面上热处理偏差而产生的应力 载荷工况 垂向力 横向力 直线运行 Fz1=1.25Q Fy1=0 曲线运行 Fz2=1.25Q Fy2=0.7Q 过道岔 Fz3=1.25Q Fy3=0.42Q Q:每个车轮承担的重量 载荷工况 载荷 直线运行 垂直载荷Fz1+过盈量+最大速度下的转速 曲线运行 垂直载荷Fz2+横向载荷Fy2+过盈量+最大速度下的转速 过道岔 垂直载荷Fz3+横向载荷Fy3+过盈量+最大速度下的转速 * 车轮CAE GB 8601-1988铁路用辗钢整体车轮-客车车轮 直线运行 Fz1=1.25Q=1.25*160/2=100kN * 4、轮对分析 1、轮对压装 2、轮对CAD 3、轮对承载应力 4、轮对装配应力分析 5、轮轨接触应力 * （1）轮对压装 目前路内大多数工厂采用以轮毂孔外端面定位压装车轴的轮对压装方法,,其工艺过程是: (1)轮轴套装:用车轴专用尺划出车轴的全长中心线,并在车轴两端轴颈上套上防护套;然后将选配好的车轴轮座表面和车轮轮毂孔内清扫干净,并均匀地涂抹纯净植物油;最后将两个车轮分别套装在车轴的两端。 图2　以轮毂孔外端面定位压装车轴 轮对压装过程 (2)定位:将套装好的车轮车轴吊放到轮对压装专用的移动(旋转)小车上,启动小车开关,使轮毂孔的外端面靠紧压力机的定位面即完成压装的定位。 (3)压装:启动压力机进行压装。通过专用对称尺划出的车轴全长中心线,压装到位后(操作者目测判断),关机停压(若在压装过程中发现压力曲线不合格则立即停压),打开小车开关,将小车复位。 (4)调头压装:将小车旋转180°,再按同样的过程压装另一侧的车轮。 (5)检测:车轮压装完成后,用专用尺仔细测量L和任意3处的距离差,并检查轮位差和压装力大小以及压力曲线是否合格。 (6)记录:对压装合格的轮对,按照铁辆[1998]2号文之附件5中的F5、2、7条的规定完成有关数据的记录。对压装不合格的轮对,应及时退卸并分析原因,妥善处理后重新压装。 TB-T 1718-2003 铁道车辆轮对组装技术条件 * （2）轮对CAD 轮对压装位置要求 (1)轮对内侧距离L=(1 353±2) mm,且任意3处距离差不大于1 mm。当内侧距离L不符合规定时,不得向外侧调压,但当轮对内侧距离比规定的最小距离小1 mm以下时或因车轮辗制不均匀而致使任3处距离差超过规定时,可以通过旋削轮辋内侧面进行调整。 (2)轮对轮位差: L1-L2 ≤3 mm。 轮对装配 * （3）轮对承载应力 * （4）轮对装配应力分析 （1）理论计算 （2）CAE分析 * 理论计算 为保证运行过程中，车轮不会与车轴发生相对转动或脱离，轮轴之间应有足够的 接触压应力。在标准EN13260:1998对轮对轮轴过盈量j有如下规定： a)采用收缩装配:0.0009dm≤j≤ 0.0015dm; b)采用压力装配:0.0010dm≤j≤0.0015dm+0.06; 其中:dm表示轮座位置轴的平均直径，单位为mm。 dm=194mm时，0.174mm ≤j≤ 0.291mm 式中H一轮对所受的横向力;M一轮对所受的扭矩;R-轮毅孔半径;L为轮对装配长度;f}为轮轴配合面摩擦系数。 接触强度： * CAE分析 冷缩配合 轴194.2mm 孔194mm * （5）轮轨接触应力 （1）理论计算 （2）CAE分析 * 理论计算 车轮与钢轨之间的最大接触压力相当大，甚至于超过了弹性极限，因此在接触表面层产生塑性变形。 车轮与钢轨的接触是以两个不同半径构成的曲面形成的，故这个接触压力按赫兹压力的计算式。 * CAE分析 * 5、制动零件设计 1、制动性能计算 2、制动热机耦合计算载荷 3、制动零件C