新型机车转向架重载转向机的改进设计与分析研究

论文摘要

随着我国经济快速发展铁路基础设施建设与日俱增。京沪高铁、武广高铁等高铁线路的建设对国家及地区经济的发展做出重要了贡献。尤其近年来作为国家新型客运主力的动车发展更为迅速。中国首列国产化时速300公里“和谐号”动车组列车（CRH2-300）,2007年12月22日上午在南车四方机车车辆股份有限公司竣工下线,中国也由此成为继日本、法国、德国之后,世界上第四个能够自主研制时速300公里动车组的国家。作为核心部件的转向架是和谐号各型动车机车能够高速运行的重要保障。对转向架的迅速、准确检修是保证机车能高效、安全运行的一个很重要环节。机车转向架转向机为铁路机务段重要的设备之一,在机车检修时可用作机车转向架的换向作业,使转向架在不同向轨道间进行自由切换,完成机车转向架检修或制造时在车库内外的迁移转线工作,是动车转向架检修的关键辅助设备。本文根据相关要求以新型转向架重载转向机为设计研究对象,主要研究工作及相关成果如下。（1）根据招标文件技术规格书的设计要求,结合以往的设计经验提出了三种设计方案,对三种方案依次进行对比确定最终的设计方案。确定设计方案后通过设计计算,对转向机的各部件进行选型、计算等方面的工作,完成转向机的最终设计。（2）采用solidworks三维建模及虚拟装配技术,对所设计转向架重载转向机进行了三维建模,并进行了虚拟装配,从而建立了重载转向机三维实体装配模型。并对将要进行分析的关键部件进行简化,为下一步分析打下基础。（3）基于有限元分析软件ansys,对转向机中的关键结构进行了相关的理论分析。并在ansys中建立静力学模型,对关键结构根据实际的工况进行了模拟分析。通过结果分析可知理论与模拟存在一定的误差,但仍在可接受的范围之内。结构强度满足要求,且有一定量的富余量。（4）基于以上分析,利用Pro/MECHANICA与ansys对主承重梁结构进行优化。通过优化使结构在满足强度及刚度的要求下,横截面面积减小27.02%左右,达到了优化目的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 转向机研究现状
• 1.2.1 国内外研究现状
• 1.2.2 新型转向机的设计简介
• 1.3 本文研究内容
• 1.4 本章小结
• 第二章 转向架重载转向机的总体设计
• 2.1 重载转向机设计方案
• 2.2 转向机方案的对比选择
• 2.3 主承重箱形梁设计计算
• 2.3.1 箱形梁的简介
• 2.3.2 箱形梁截面参数初步确定
• 2.4 回转支承的计算与选型
• 2.4.1 回转支承的简介
• 2.4.2 回转支承计算选型
• 2.4.3 回转支承摩擦阻力矩的计算
• 2.4.4 回转支承的安装紧固
• 2.5 旋转传动装置计算与选型
• 2.5.1 旋转机构简介
• 2.5.2 旋转机构计算
• 2.6 举升装置计算与选型
• 2.6.1 举升装置简介
• 2.6.2 举升装置计算
• 2.7 定位装置选型与转向机基座
• 2.7.1 定位装置
• 2.7.2 转向机基座
• 2.8 本章小结
• 第三章 重载转向机的建模
• 3.1 SolidWorks 软件系统简介
• 3.2 重载转向机的三维建模
• 3.2.1 主承重装置与基座建模
• 3.2.2 其他装置的建模
• 3.3 重载转向机的虚拟装配
• 3.4 本章小结
• 第四章 重载转向机的有限元分析
• 4.1 有限元软件及其强度准则
• 4.1.1 有限元发展
• 4.1.2 结构强度评价准则
• 4.2 重载转向机工况及载荷分析
• 4.2.1 主承重装置工况分析
• 4.2.2 主承重装置有限元分析
• 4.2.3 升降箱体工况及有限元分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 主承重梁的优化设计
• 5.1 优化设计方法
• 5.2 基于Pro/MECHANICA 结构的优化设计
• 5.2.1 软件介绍
• 5.2.2 主承重梁Pro/MECHANICA 的分析优化
• 5.2.3 优化结果验证
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 研究工作总结
• 6.2 今后工作展望
• 参考文献
• 附录1 作者在攻读硕士研究生期间发表的论文
• 附录2 重载转向机实用新型专利证书
• 致谢
• 详细摘要