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动车组设计(作业) —CRH2动车组轮对与轴箱弹簧CAD/CAE设计 ——作业是以CRH2动车轮对与轴箱弹簧研究对象，建立有限元模型。并对产生结构进行分析。其相关参数如下: （一）.轴箱弹簧CAD/CAE分析 1.制造工艺过程 修正下料→端部加热→锻尖→加热→卷绕→淬火→回火→强化处理（喷丸、强压、渗碳）→磨平端面→试验或验收。 2.用三段直线扫描法绘制轴箱外弹簧 弹簧是由簧条圆绕三条首尾相连的直线扭转而成的，故其造型过程为：先绘制三条首尾相连的直线，再绘制簧条圆，然后利用扫描特征中的沿路径扭转命令依次创建弹簧基体，最后利用拉伸切除特征创建支撑圈。如图1所示CRH2轴箱外簧。其基本参数如表: 图1.1 三段直线扫描法轴箱外簧 二．CAE分析: 1.受力分析：弹簧下端受到轴箱支撑面的支持力，上端受到簧上质量的压力，分析时可简化为一端固定，另一端受到向下压力作用. 2. 应力分析: (1) 前处理：定类型：静态分析 建模型：运用solidworks2012建立弹簧模型。 设属性：合金钢 分网格：共4572个节点，2147个单元结果如图1.2示 图1.2 螺旋弹簧网格划分 (2)添约束：在弹簧一端加固定约束。 加载荷：在弹簧另一端施加压力 。 查错误：载荷列表后进行检查。 求结果：进行有限元分析。如下图所示: 图1.3 轴箱弹簧应力图 图1.4 轴箱弹簧位移图 图1.5 轴箱弹簧应变图 （3）求结果： ——强度评价： 1）确定危险点：由分析结果可以得出，弹簧受到的最大应力为166.35MPa，在弹簧端部。 2）校核强度：应力小于TB/T1335-1996规定轴箱弹簧的材料的许用应力340MPa，故弹簧强度符合设计要求。 （二）．车轴的CAD/CAE分析 一．问题描述： 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。其尺寸如图2.1所示。 二．车轴的CAD设计： 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→完成如图2.2 图2.2 车轴造型图 三：车轴的CAE设计： 1.受力分析：如图2.3所示 图2.3 车轴受力 2.应力分析 （1）前处理： 定类型：静态分析 画模型：运用solidworks2012车轴模型 设属性：合金钢 分网格：共5463个节点，3206个单元如图2.4示。 图2.4 网格划分图 （2）求结果： 添约束：在轮座处添加固定约束，如图5。 加载荷：在轴颈处施加载荷。 查错误：载荷列表后进行检查。 求结果：进行有限元分析。如图2.5所示 图2.5 加载图 图2.6 应力图 图2.7 位移图 图2.8 应变图 （3）后处理： ——强度评价：确定危险点：由分析结果可得出，车轴最大应力为47.411MPa，发生在轴颈处。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。 （三）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。如图3.1所示。 图3.1 车轮零件图 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→倒角→完成如图3.2所示 图3.2 车轮造型图 二．车轮的CAE设计 1.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、曲线和道岔时的载荷。 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。如图3.3. 图3.3 有关符号如下： Q：满轴重静态载荷 Q=7250 kg g：重力加速度（m/s） F：轮轨垂向力，F=1.25Q.g（KN） F：轮轨横向力，F=0.7Q.g (KN) 工况1：直线运行 F=1.25Q.g=1.25×7250×9.8=88.8kN 横向力：F=0 工况2：曲线通过 F=1.25Q.g =1.25×7250×9.8=88.8kN F=0.7Q.g =49.7kN 工况3：道岔通过 F=1.25Q.g =1.25×7250×9.8=88.8kN F=O.42Q.g=0.42×7250×9.8=29.8 kN 2.应力分析 （1）前处理： 定类型：静态分析 画模型：运用solidworks2012建