325吨轴重转向架轮对结构设计及强度分析.docx

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1、西南交通大学本科毕业设计（论文）32.5吨轴重货车转向架轮对设计及强度分析STRUCTUREDESINGANDSTRENGTHANA1YSISOF32.5tAX1E-1OADFREIGHTCARWHEE1SET年学姓专指级:车辆三班号20071297名：周建清业:车辆工程2011年6月系级院年机械工程学院专业车辆工程2007级姓名周建清S大轴重货车转向架轮对结构设计及强度分析指导教师.（签章）指导教师周张义评阅人（签章）成绩答辩委员会主任签章）毕业设计（论文）任务书班级车辆三班学生姓名周建清学号20071297发题日期：2011年3月5日完成日期：2011年6月15日题目大轴重货车转向架轮对设

2、计及强度分析1、本论文的目的、意义重载货运是我国铁路当前发展的重要方向，研发新一代大轴重重载通用和专用货车是“十二五”期间铁路货车技术的主要发展目标。大轴重转向架技术是发展重载货车的关键技术之一。随着轴重的增加，转向架主要承载不见的服役环境更为恶劣，其结构强度的可靠性直接关系到重载货车的综合技术性能和行车安全。本课题旨在通过大轴重货车转向架轮对设计及强度分析训练，扩充学生所学知识，在设计实践中了解和熟悉货车转向架主要承载结构的设计分析方法，培养学生的铁道车辆结构研发能力，并未我国新一代大轴重货车转向架的研制提供一定的借鉴。2、学生应完成的任务1、完成轮对结构设计，AO图一张2、完成车轴结构设计

3、，A1图一张3、完成车轮结构设计，A1图一张4、完成说明书的撰写，大于2万字摘要：中文700-1000字3、论文各部分内容及时间分配：（共12周）第一部分资料查阅及外文文献翻译（2周）第二部分轮对结构设计（2周）第三部分车轴和车轮结构设计（2周）第四部分车轴和车轮结构强度计算（3周）第五部分毕业设计说明书撰写并提交（2周）评阅及答辩（1周）备注指导教师：年月日审批人：年月日随着我国经济的不断深化发展，铁路运输担负的运输任务越来越重，重载高速货运就成为我国铁路发展的重要方向。研发新一代大轴重通用和专用货车是“十二五”期间铁路货车技术的主要发展目标。大轴重转向架技术是发展重载货车关键技术之一。随着

4、轴重的增加，转向架主要承载部件的服役环境更为恶劣。轮对作为主要的承载部件之一，车辆的全部重量通过轮对施加在钢轨上，其结构的可靠性直接关系到重载货车的综合技术性能和行车安全。在研制高速重载货车时，应该对其结构进行合理设计。因此，在设计阶段应该对轮对进行完善的强度分析。所以基于其受力特点和工作环境，本文针对32.5吨轴重货车转向架轮对进行结构设计和强度分析，为我国新一代大轴重货车转向架的研究提供一定的借鉴。本文首先对车辆轮对研究进行论述分析，简要介绍目前轮对的相关研究现状。根据美国标准AARMTOI和欧洲标准EN13103对32.5吨车轴进行了结构设计。对车轴的轴颈尺寸和其他各部分尺寸圆弧过渡进行

5、了设计。此外，对结构有限元的研究方法及基本原理进行论述，并选择用ANSYS软件对轮对进行强度分析。分析了目前国际上常用的车轴和车轮的强度分析方法，并确定基于材料力学的方法根据美国标准AARM-IO1AARManua1StandardsandRecommendedPracticesWhee1sandAx1es和欧洲标准ENI3103-2009RaiIwayapp1icationsWhee1setsandbogiesNon-poweredax1es一DeSignInethod对32.5t轴重的货车车辆车轴进行结构设计和强度分析，基于有限元理论根据国际铁路联盟UIC510-5Technica1App

6、rova1ofso1idWhee1s标准对车轮辐板进行强度分析。根据欧洲标准EN13103在车轴垂向、纵向弯矩和扭矩的合力矩作用下计算出了车轴上各截面的应力值并进行了校核，结果表明，该车轴满足材料的许用应力条件。此外，基于标准UIC510-5确定了车轮疲劳强度分析的载荷工况，建立了轮对的有限元模型，根据车轮的应力变化规律进行模拟运行，对车轮静强度进行了评定，结果显示，该车轮辐板满足评估要求。关键词：重载货车；车轴；车轮；疲劳强度；静强度；有限元分析AbstractWiththedeepeningdeve1opmentofChinaseconomy,rai1transporttaskhasbec

7、omemoreandmoreheavy.Soheavyandhigh-speedfreightrai1waydeve1opstobecomeanimportantdirection.Deve1opinganewgenerationof1argeax1egenera1andspecia1vehic1esisthemaindeve1opmentobjectivesduringtheTwe1veFive.1argerax1e1oadbogietechno1ogyisakeytechno1ogyofheavytruckdeve1opment.A1ongwiththeincreaseofax1e1oad

8、,themainserviceenvironmentofbogiesbearingpartsisevenworse.Thewhee1-setwhichisoneofthemainbearingpartsputsthefu11weightofvehic1estransfertotherai1.Thestructurere1iabi1itydirect1yre1atestocomprehensivetechno1ogyperformanceandsafetyofover1oadedfreighttrain.Inthedeve1opmenthigh-speedheavyfreighttrain,it

9、sstrengthshou1dbeareasonab1edesign.Therefore,inthedesignphasewhee1setshou1dbeacomp1etestrengthana1ysis.Therefore,basedonitsmechanica1characteristicsandworkenvironment,inthispaper,itwi11aimatthe32.5tonsax1e1oadbogieswhee1setofthefreighttrainforstructuredesignandstrengthana1ysis,andprovideareferenceto

10、thenextgenerationof1arge1oadbogies.Thispaperdiscussestheresearchofvehic1ewhee1ana1ysis,briefintroductionofthecurrentroundofthecurrentresearchstatusofre1ated.AccordingtotheAmericanstandardAARM-IO1andEuropeanstandardEN13103to32.5tonsofax1edesignthestructure.Ax1eshaftnecktosizeandotherdimensionsarctran

11、sitiontocarryonthedesign.Inaddition,thestructureofthefinitee1ementmethodandbasicprincip1e,anddiscussedandchoosetouseANSYSsoftwareofstrengthana1ysisintheround.Ana1ysisofthecurrentinternationa1isusedtothestrengthofthewhee1andax1eana1ysismethod,andbasedonthemethodofmateria1mechanicsdeterminedaccordingt

12、othestandardAARM-IO1AARforyourDNSsettingStandards-WheeIsinPracticesandEuropeanstandardAx1esEN13103-2009theRai1wayisamarketingmethod-Whee1setsbogies-comeAx1es-ourmethodof32.5twou1doffreightcarsofax1e1oadforstructureDesignandtheintensityoftheax1eana1ysisbasedonthefinitee1ementtheory,accordingtotheinte

13、rnationa1federationUIC510-5theRai1waywiththestandardofshou1dWhee1s*so1idistocarspokesboardstrengthana1ysis.AccordingtotheEuropeanstandardEN13103theax1estructura1isdesigned.Sizeoftheax1ejourna1sized,andotherpartsofthetransitionwasdesignedarc.InaccordancewithEuropeanstandardEN13103andthevertica1ax1e,1

14、ongitudina1bendingmomentandtorqueundercombinedtorqueoftheax1eontheca1cu1atedstressva1ueofeachsectionandmakeacheck,theresu1tsshowedthattheax1estressconditionsrequiredtomeetthemateria1.Inaddition,standards-basedUIC510-5todeterminethefatiguestrengthofwhee11oadconditions,theestab1ishmentofawhee1onthefin

15、itee1ementmode1,basedonwhee1ofstresschangesinthesimu1ationrun,thewhee1staticstrengthwaseva1uated,theresu1tsshowsthecarp1atetomeettheassessmentrequirements.keywords：heavyfreighttrainax1eswhee1fatiguestrengthstaticstrengthfinitee1ementana1ysis第一章绪论11.1 选题背景11.2 重载货车发展及轮对技术研究现状31.2.1 国内外货车发展现状31.2.2 国内

16、外轮对技术发展61.3 本论文主要任务及使用方法8第二章轮对结构设计92.1 轮对的基本组成及相关要求92.2 车轮结构设计102.2.1 车轮工作条件及结构102.2.2 车轮结构设计112.3 车轴结构设计132.3.1 车轴的服役环境及结构设计特点132.3.2 车轴结构设计14第三章车轮强度分析203.1 有限元法及有限元分析软件ANSYS简介203.1.1 有限元法的发展203.1.2 有限元法基本原理213.1.3 有限元分析软件ANSYS概述213.1.4 ANSYS软件的分析求解步骤223.2 铁道车辆轮对强度分析的目的和内容253.2.1车轮强度分析方法253.3车轮强度分析方法253.3.1