八轴机车轴箱结构设计及曲面优化

论文摘要

重载运输已经成为我国铁路货运的发展方向,轴式为C0-C0的DF4、DF8和DF11系列内燃机车已不适应牵引5000t重载列车的需要,开发大功率的八轴内燃机车是一种较好的技术措施。八轴机车采用B0-B0+B0-B0轴式,其动力学性能尤其是曲线通过性能较好,但这种结构由于增加了两个动力轮对和过渡构架及三系悬挂,增加了车体的长度和高度,给轴箱设计带来了很多困难,轴箱结构采用结构较为简单,落轮方便的转臂定位形式,由于八轴机车自身尺寸与结构的要求又与常用的转臂式轴箱结构不尽相同。本文采用CATIA软件对空间结构复杂的轴箱体进行有限元计算和分析。因为轴箱体结构复杂,运用有限元强度分析软件ANSYS对其进行分析不仅建模非常困难而且并不便于轴箱体的结构修改。CATIA软件最早运用于航空、汽车行业。它在可视化实体建模以及曲面设计、曲面优化方面都具有明显的优势。不仅可以方便设计人员高效地设计出复杂的模型,而且可以将模型导入各种分析模块,进行结构强度、模态、以及其他专业分析。一旦分析结构不满足设计要求,则可以根据存在的问题做出相应的修改,大大减少工作量与工作时间,提高工作效率。强度计算表明轴箱新型结构型式能满足强度要求;与此同时,还对轴箱进行了曲面优化。在结构强度满足要求的前提下,力图减轻轴箱体的重量,降低八轴机车簧下质量,减小对线路的不良作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 国内外八轴机车的发展现状
• 1.3 论文研究意义、主要内容及方法
• 1.3.1 论文研究意义
• 1.3.2 论文主要研究内容及方法
• 第2章 三维设计软件的选择
• 2.1 CATIA概述
• 2.2 CATIA的特点以及模块简介
• 2.2.1 CATIA的特点
• 2.2.2 模块简介
• 2.3 CATIA的工程运用范围
• 2.4 本章小结
• 第3章 八轴机车轴箱结构设计
• 3.1 轴箱装置
• 3.1.1 轴箱结构在转向架中的作用
• 3.1.2 轴箱定位形式
• 3.2 八轴机车轴箱设计的结构要求
• 3.2.1 宽度方向
• 3.2.3 高度方向
• 3.2.3 长度方向
• 3.3 转臂轴箱三维设计
• 3.3.1 轴箱结构说明
• 3.3.2 轴箱三维模型建立
• 3.4 转臂式轴箱有限元强度分析
• 3.4.1 有限元网格划分
• 3.4.2 确定轴箱载荷
• 3.4.3 各种工况有限元计算
• 3.4.4 第二轴箱方案
• 3.5 本章小结
• 第4章 转臂式轴箱结构优化
• 4.1 结构优化的必要性
• 4.1.1 优化设计的内涵
• 4.1.2 转臂式轴箱的结构优化目的
• 4.2 轴箱结构优化方案
• 4.2.1 第一条曲线
• 4.2.2 第二条曲线
• 4.2.3 第三条曲线
• 4.3 轴箱最优方案
• 4.4 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文及参加的课题