車輛結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)與分析課件

1、第八章 車輛結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)與分析第八章 車輛結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)與分析結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度計(jì)算，一般包括三個(gè)主要問(wèn)題： 1.結(jié)構(gòu)承受的作用載荷的分析； 2.確定由于作用載荷在車輛結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的應(yīng) 力和變形，必要時(shí)應(yīng)校核結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性； 3.確定結(jié)構(gòu)在保證運(yùn)輸安全及耐久性的條件下，許用應(yīng)力、剛度和疲勞評(píng)估方法。結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度計(jì)算，一般包括三個(gè)主要問(wèn)題： 1.結(jié)構(gòu)承軌道車輛結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析的內(nèi)涵：（1）承受使用期間可能出現(xiàn)的各種載荷與變形，并具有良好的工作性能。（2）在正常維修和保養(yǎng)條件下，具有足夠的運(yùn)用耐久性。（3）在偶然事件（如脫軌、撞擊等）發(fā)生時(shí)，能保持必需的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。工作適用性、使用耐久性、事故安全性。軌道車輛結(jié)構(gòu)

2、強(qiáng)度分析的內(nèi)涵：（1）承受使用期間可能出現(xiàn)的各種軌道車輛結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問(wèn)題反映在以下幾個(gè)方面：（1）結(jié)構(gòu)靜力破壞。如零部件破壞，碰撞破壞。（2）疲勞失效。耐久性差造成的。（3）結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性設(shè)計(jì)不良引起的共振。輕則導(dǎo)致動(dòng)力性能惡化，重則引起結(jié)構(gòu)因劇烈振動(dòng)而遭損傷甚至毀壞。（4）難以預(yù)測(cè)的意外事故引起的結(jié)構(gòu)失效。四種分析類型：靜強(qiáng)度（剛度）分析；疲勞強(qiáng)度分析；模態(tài)分析；耐撞擊安全防護(hù)設(shè)計(jì)與分析。軌道車輛結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問(wèn)題反映在以下幾個(gè)方面：（1）結(jié)構(gòu)靜力破壞。第一節(jié) 作用在車輛上的載荷1.一般情況應(yīng)考慮的作用載荷（或力）（1）垂向靜載荷（2）垂向動(dòng)載荷（3）側(cè)向力（4）縱向沖擊力及由它所產(chǎn)生的慣性力（5）制動(dòng)

3、力和制動(dòng)產(chǎn)生的慣性力（6）車輛通過(guò)曲線時(shí)所受的鋼軌橫向作用力（7）修車時(shí)加于車輛上的載荷（8）扭轉(zhuǎn)載荷及斜對(duì)稱載荷第一節(jié) 作用在車輛上的載荷1.一般情況應(yīng)考慮的作用載荷（或力2.因車輛用途和結(jié)構(gòu)不同的各種載荷（或力）（1）罐體內(nèi)壓力（2）散裝粒狀貨物的靜、動(dòng)側(cè)壓力（3）車輛在機(jī)械化裝卸時(shí)所受的力3.作用載荷（或力）的主要作用方式（1）垂向方式（2）縱向方式（3）側(cè)向方式（4）自相平衡的力組及斜對(duì)稱載荷2.因車輛用途和結(jié)構(gòu)不同的各種載荷（或力）（1）罐體內(nèi)壓力第二節(jié) 作用在車體上的載荷一、垂向靜載荷（一）車體自重（二）車輛載重 1.貨車載重 2.客車載重 3.整備重量第二節(jié) 作用在車體上的載荷一

4、、垂向靜載荷二、垂向動(dòng)載荷二、垂向動(dòng)載荷車輛結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)與分析課件三、側(cè)向力（一）風(fēng)力 2007年2月28日，據(jù)新華網(wǎng)來(lái)自烏魯木齊 鐵路局的最新消息，在今天凌晨發(fā)生的烏魯木齊開往阿克蘇的5807次旅客列車因大風(fēng)脫軌事故中，已證實(shí)3名旅客死亡，2名旅客重傷，32名旅客輕傷，南疆線被迫中斷行車。 據(jù)烏魯木齊鐵路局介紹，今天凌晨2時(shí)05分，5807次旅客列車行至南疆線珍珠泉至紅山渠間42公里300米處，因大風(fēng)造成機(jī)后9至19位車輛脫軌。 報(bào)道說(shuō)，據(jù)測(cè)風(fēng)儀記錄，列車脫軌地點(diǎn)瞬間風(fēng)力達(dá)到13級(jí)。 三、側(cè)向力（一）風(fēng)力（二）離心力通過(guò)緩和曲線路段時(shí)，發(fā)生離心力（二）離心力通過(guò)緩和曲線路段時(shí)，發(fā)生離心力四、

5、扭轉(zhuǎn)載荷通過(guò)緩和曲線路段時(shí)，易發(fā)生扭轉(zhuǎn)載荷四、扭轉(zhuǎn)載荷通過(guò)緩和曲線路段時(shí)，易發(fā)生扭轉(zhuǎn)載荷五、縱向力五、縱向力六、散粒貨物的動(dòng)側(cè)壓力六、散粒貨物的動(dòng)側(cè)壓力車輛結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)與分析課件七、罐體的內(nèi)壓力 包括液體蒸發(fā)氣體的內(nèi)壓力、液力沖擊時(shí)所產(chǎn)生的壓力及所裝液體自重引起的靜壓力。七、罐體的內(nèi)壓力 包括液體蒸發(fā)氣體的內(nèi)壓力、液高速列車客車車體載荷：高速列車客車車體載荷：高速列車客車車體載荷：高速列車客車車體載荷：二、作用在軌道車輛走行機(jī)構(gòu)上的載荷二、作用在軌道車輛走行機(jī)構(gòu)上的載荷（一） 作用在轉(zhuǎn)向架上的載荷一、垂向靜載荷（一）作用在心盤上的垂向靜載荷 1.自上而下法 2.自下而上法（一） 作用在轉(zhuǎn)向架上

6、的載荷一、垂向靜載荷（二）作用在轉(zhuǎn)向架任一構(gòu)件上的垂向靜載荷（二）作用在轉(zhuǎn)向架任一構(gòu)件上的垂向靜載荷二、垂向動(dòng)載荷二、垂向動(dòng)載荷三、縱向力所引起的附加垂向載荷三、縱向力所引起的附加垂向載荷車輛結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)與分析課件四、側(cè)向力引起的附加垂向載荷1.車輛內(nèi)外側(cè)軸箱的附加垂向載荷(風(fēng)力、離心力)四、側(cè)向力引起的附加垂向載荷1.車輛內(nèi)外側(cè)軸箱的附加垂向載荷2.側(cè)架受力 3.構(gòu)架受力2.側(cè)架受力 3.構(gòu)架受力五、側(cè)向力及輪軌間作用力所引起的水平載荷（一）轉(zhuǎn)向架在曲線上的三種位置五、側(cè)向力及輪軌間作用力所引起的水平載荷（一）轉(zhuǎn)向架在曲線上車輛結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)與分析課件（二）轉(zhuǎn)向架回轉(zhuǎn)極點(diǎn)的位置（三）中間位置時(shí)

7、轉(zhuǎn)向架的受力分析 1.整個(gè)轉(zhuǎn)向架的受力分析（二）轉(zhuǎn)向架回轉(zhuǎn)極點(diǎn)的位置（三）中間位置時(shí)轉(zhuǎn)向架的受力分析車輛結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)與分析課件2、輪對(duì)的受力分析2、輪對(duì)的受力分析3、側(cè)架的受力分析3、側(cè)架的受力分析4、構(gòu)架的受力分析4、構(gòu)架的受力分析六、垂向斜對(duì)稱載荷六、垂向斜對(duì)稱載荷1、彈簧高度誤差引起的垂向斜對(duì)稱載荷1、彈簧高度誤差引起的垂向斜對(duì)稱載荷車輛結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)與分析課件2、彈簧剛度誤差引起的垂向斜對(duì)稱載荷2、彈簧剛度誤差引起的垂向斜對(duì)稱載荷3、垂向斜對(duì)稱載荷的實(shí)際算法3、垂向斜對(duì)稱載荷的實(shí)際算法七、制動(dòng)時(shí)的載荷七、制動(dòng)時(shí)的載荷第四節(jié) 車輛強(qiáng)度分析一、車輛按有限元法計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮的主要問(wèn)題（一）合理的

8、確定計(jì)算模型（二）正確選用或編制合適的結(jié)構(gòu)分析軟件（三）計(jì)算結(jié)果的處理第四節(jié) 車輛強(qiáng)度分析一、車輛按有限元法計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮的主要問(wèn)二、計(jì)算實(shí)例二、計(jì)算實(shí)例車輛結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)與分析課件三、車輛上常用材料及許用應(yīng)力三、車輛上常用材料及許用應(yīng)力車輛結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)與分析課件軌道車輛零部件強(qiáng)度設(shè)計(jì)第1節(jié) 螺旋彈簧設(shè)計(jì)第2節(jié) 輪對(duì)強(qiáng)度分析第3節(jié) 構(gòu)架強(qiáng)度設(shè)計(jì) 第4節(jié) 車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軌道車輛零部件強(qiáng)度設(shè)計(jì)第1節(jié) 螺旋彈簧設(shè)計(jì)第1節(jié) 懸掛元件設(shè)計(jì)-螺旋彈簧設(shè)計(jì)（1）幾何參數(shù)（2）單卷彈簧設(shè)計(jì)公式（3）雙卷彈簧設(shè)計(jì)公式（4）彈簧現(xiàn)代設(shè)計(jì)第1節(jié) 懸掛元件設(shè)計(jì)-螺旋彈簧設(shè)計(jì)（1）幾何參數(shù)D彈簧中徑，即螺旋線圓柱直徑D2=D

9、+d彈簧外徑D1=D-d彈簧內(nèi)徑彈簧的螺旋角，即螺旋線的升角t簧條間距，即螺旋線的節(jié)距d簧條直徑（mm）H0彈簧的自由高n彈簧的有效圈數(shù)，即螺旋線的圈數(shù)螺旋線的極角C旋繞比，C=D/d（1）幾何參數(shù)D彈簧中徑，即螺旋線圓柱直徑（1）幾何參數(shù)（2）單卷彈簧設(shè)計(jì)公式（2）單卷彈簧設(shè)計(jì)公式（3）雙卷彈簧設(shè)計(jì)公式采用單級(jí)剛度雙卷彈簧雙卷彈簧代替單卷彈簧時(shí)，為不改變?cè)瓘椈傻奶匦?，必須滿足以下條件：雙卷彈簧的外卷和內(nèi)卷的彈簧指數(shù) 、應(yīng)力 和 撓度要分別等于單卷彈簧的相應(yīng)值相等。即：（3）雙卷彈簧設(shè)計(jì)公式采用單級(jí)剛度雙卷彈簧雙卷彈簧代替單卷彈（4）彈簧現(xiàn)代設(shè)計(jì)A、彈簧CAD設(shè)計(jì)B、彈簧有限元分析C、彈簧優(yōu)化

10、設(shè)計(jì)（4）彈簧現(xiàn)代設(shè)計(jì)A、彈簧CAD設(shè)計(jì)A、彈簧CAD設(shè)計(jì)1、三段直線2、三段等螺距螺旋線3、一段變螺距螺旋線A、彈簧CAD設(shè)計(jì)1、2、3、一段變螺距螺旋線B、彈簧CAE分析彈簧CAE設(shè)計(jì)實(shí)例-轉(zhuǎn)K2彈簧有限元分析（1）剛度（f=mm） （2）強(qiáng)度（f=47.2mm）B、彈簧CAE分析彈簧CAE設(shè)計(jì)實(shí)例-轉(zhuǎn)K2彈簧有限元C、彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)（C）算例已知某機(jī)車彈簧的相關(guān)參數(shù)為：Pst=119.428kN， fst=106.0mm，H0=490mm。材料為60Si2CrVAT，許用應(yīng)力=1050MPa4，疲勞許用應(yīng)力-1= 370MPa。取機(jī)車取彈簧裕度系數(shù)Kvd=0.5，動(dòng)荷系數(shù)Kd=0.255。

11、（A）Matlab中的分析步驟建立優(yōu)化模型并轉(zhuǎn)成標(biāo)準(zhǔn)格式。生成“優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)”m文件生成“優(yōu)化約束條件”m文件生成“優(yōu)化求解程序”m文件執(zhí)行求解程序。（B）彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型執(zhí)行： OPTProg結(jié)果：x = 50.8034 220.9303 4.7975 fval = 6.8228e+004C、彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)（C）算例（A）Matlab中的分析步驟（第2節(jié) 輪對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析（一）車輪的強(qiáng)度分析（二）車軸的強(qiáng)度分析（三）輪對(duì)分析第2節(jié) 輪對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析（一）車輪的強(qiáng)度分析一、車軸的強(qiáng)度分析1、車軸強(qiáng)度計(jì)算2、車軸CAD/CAE分析一、車軸的強(qiáng)度分析1、車軸強(qiáng)度計(jì)算1、車軸強(qiáng)度計(jì)算（1）計(jì)算載荷

12、（2） EN 13104標(biāo)準(zhǔn)（3）JISE 4501標(biāo)準(zhǔn)（4）計(jì)算方法1、車軸強(qiáng)度計(jì)算（1）計(jì)算載荷（1）計(jì)算參數(shù)各動(dòng)車組動(dòng)車車軸強(qiáng)度計(jì)算中需要用到的有關(guān)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2.5 0（1）計(jì)算參數(shù)各動(dòng)車組動(dòng)車車軸強(qiáng)度計(jì)算中需要用到的有關(guān)技術(shù)參（2）計(jì)算載荷 EN 13104標(biāo)準(zhǔn)JISE 4501標(biāo)準(zhǔn)車軸承受的載荷主要包括：一系懸掛系統(tǒng)傳遞到軸箱上的垂向載荷、橫向載荷和縱向載荷；輪軌接觸點(diǎn)作用在車輪上的垂向載荷、橫向載荷和縱向載荷；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)或制動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的載荷。（2）計(jì)算載荷 EN 13104標(biāo)準(zhǔn)車軸承受的載荷主要包括：EN 13104標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 13104對(duì)車軸進(jìn)行計(jì)算，加載方案如圖5-5

13、0所示。表5-16 30NiCrMoV12鋼軸不同位置的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞極限材料軸身表面帶缺口軸身表面輪座壓配合表面短軸壓配合表面30NiCrMoV12316 MPa120 MPa175 MPa120 MPaEN 13104標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 13104對(duì)車軸進(jìn)行計(jì)JISE 4501標(biāo)準(zhǔn) 日本JIS E 4501鐵道車輛車軸強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法和JIS E 4502鐵道車輛車軸品質(zhì)要求JISE 4501標(biāo)準(zhǔn) 日本JIS E 4501（3）計(jì)算方法與計(jì)算截面 在對(duì)車軸進(jìn)行強(qiáng)度校核時(shí)一般選取車軸直徑變化位置和有壓裝配合位置截面作為危險(xiǎn)部位，對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核。輪座位置、軸頸位置都要進(jìn)行重點(diǎn)校核。車軸強(qiáng)度計(jì)算方

14、法采用材料力學(xué)或彈性力學(xué)理論確定車軸的應(yīng)力分布。（3）計(jì)算方法與計(jì)算截面 在對(duì)車軸進(jìn)行強(qiáng)度校核2、車軸CAD/CAE分析車軸加工工藝車軸CAD車軸CAE2、車軸CAD/CAE分析車軸加工工藝車軸加工工藝 利用多刀機(jī)床進(jìn)行車軸機(jī)械加工的工藝過(guò)程：工序1是加工端面和中心孔；第2-3工序是粗加工車軸：第4工序加工a、b、c、d、e、f、g面和各軸肩進(jìn)行加工；第5工序加工車軸中部，第6工序修整兩個(gè)頂尖孔，同時(shí)將軸端車到290士0.3mm；第7工序是粗磨車軸；第8工序是滾壓抱軸瓦部分及與之相鄰的軸肩表面。車軸加工工藝 利用多刀機(jī)床進(jìn)行車軸機(jī)械加工的工藝車軸CAD車軸CAD車軸CAE分析模型分析結(jié)果十字分

15、割線車軸CAE分析模型分析結(jié)果十字分割線二、車輪的強(qiáng)度分析1、車輪強(qiáng)度分析的內(nèi)容2、車輪強(qiáng)度分析載荷工況3、車輪CAD/CAE分析二、車輪的強(qiáng)度分析1、車輪強(qiáng)度分析的內(nèi)容1、車輪強(qiáng)度分析的內(nèi)容車輪是輪對(duì)的重要組成部分，其疲勞強(qiáng)度直接關(guān)系到動(dòng)車組運(yùn)行的安全性、可靠性、穩(wěn)定性等，故動(dòng)車組車輪需進(jìn)行車輪靜強(qiáng)度、動(dòng)強(qiáng)度和輪軸過(guò)盈配合強(qiáng)度等3個(gè)方面的分析。UIC 5105/2003整體車輪技術(shù)條件EN 13979l/2003鐵路應(yīng)用輪對(duì)和轉(zhuǎn)向架車輪技術(shù)驗(yàn)收程序第一部分：鍛制和軋制車輪1、車輪強(qiáng)度分析的內(nèi)容車輪是輪對(duì)的重要組成部分，其疲勞強(qiáng)度直2、車輪強(qiáng)度分析載荷工況 根據(jù)UIC 510-5：2003（整

16、體車輪技術(shù)）標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行車輪設(shè)計(jì)，對(duì)于安裝到動(dòng)軸上的車輪，考慮車輪通過(guò)直線、曲線和道岔時(shí)的載荷。除了上述UIC 510-5規(guī)定的垂向和橫向載荷外，還應(yīng)考慮下表所示的載荷條件。切向載荷(粘著系數(shù)0.33)27.5 kN最大速度情況下(200公里/小時(shí))轉(zhuǎn)速1310 rpm車軸與車輪壓裝的最大過(guò)盈量0.30 mm踏面上熱處理偏差而產(chǎn)生的應(yīng)力載荷工況垂向力橫向力直線運(yùn)行Fz1=1.25QFy1=0曲線運(yùn)行Fz2=1.25QFy2=0.7Q過(guò)道岔Fz3=1.25QFy3=0.42QQ:每個(gè)車輪承擔(dān)的重量載荷工況載荷直線運(yùn)行垂直載荷Fz1+過(guò)盈量+最大速度下的轉(zhuǎn)速曲線運(yùn)行垂直載荷Fz2+橫向載荷Fy2+過(guò)盈

17、量+最大速度下的轉(zhuǎn)速過(guò)道岔垂直載荷Fz3+橫向載荷Fy3+過(guò)盈量+最大速度下的轉(zhuǎn)速2、車輪強(qiáng)度分析載荷工況 根據(jù)UIC 510-53、車輪CAD/CAE分析車輪生產(chǎn)工藝車輪CAD車輪CAE3、車輪CAD/CAE分析車輪生產(chǎn)工藝車輪生產(chǎn)工藝車輪生產(chǎn)工藝車輪CAD車輪一直由兩道工序加工完成, 即：先加工內(nèi)殼面、內(nèi)輻板、輪緣、內(nèi)輞面；然后翻身找正加工外殼面、外輻板、外輞面、踏面及孔, 其中輪緣、踏面在喉部接刀。輪緣踏面外形作圖方法A.1 各基準(zhǔn)線、圓心作圖方法(符號(hào)標(biāo)識(shí)見(jiàn)圖A.1，符號(hào)代表的數(shù)值見(jiàn)所作外形圖樣) A.1.1 以O(shè)X、OY為坐標(biāo)軸，X軸為踏面基線。 A.1.2 以O(shè)為圓心，R6為半徑作

18、弧aa，交x=L3的直線于O6點(diǎn)。A.1.3 以O(shè)6點(diǎn)為圓心，R6R5為半徑作弧bb，交位于Y軸左側(cè)x=L2的直線于O5點(diǎn)。 A.1.4 以O(shè)5點(diǎn)為圓心，R5R4為半徑作弧cc。 A.1.5 取G點(diǎn)(70+B1，H1)，以G為圓心，R4為半徑作弧dd，dd與cc交于O4點(diǎn)。A.1.6 以O(shè)4點(diǎn)為圓心，R4為半徑作弧ff。作與ff相切并與X軸成110角的直線gg。 A.1.7 以O(shè)6點(diǎn)為圓心，R6+R7為半徑作弧mm，交x=L4的直線于O7點(diǎn)。LMA和ST2型無(wú)O7點(diǎn)。A.2 LMA型輪緣踏面曲線作圖方法如下： a) 作x=70的直線，以O(shè)2點(diǎn)(70+L1，HR2)為圓心，R2為半徑作圓O2；以

19、R1為半徑作圓，與x=70和圓O2相切；以R3為半徑作圓O3，與圓O2和gg相切；以O(shè)4點(diǎn)為圓心，R4為半徑作圓；以O(shè)5點(diǎn)為圓心，R5為半徑作圓；以O(shè)6點(diǎn)為圓心，R6為半徑作圓；作斜率為1/40的直線段JK與O6圓相切，K點(diǎn)的橫坐標(biāo)為L(zhǎng)5； b) 通過(guò)K點(diǎn)作1:的直線段KM； c) MN為5mm5mm的倒角，KM的長(zhǎng)度由輪輞厚度確定； d) 剪切各圓及直線，得外形輪廓，切(交)點(diǎn)為A、B、D、E、F、H、I、J、K、M、N； e) 圖中C點(diǎn)為輪緣頂點(diǎn)，G點(diǎn)為輪緣厚度測(cè)量點(diǎn)。 車輪CAD車輪一直由兩道工序加工完成, 即：輪緣踏面外形作圖車輪CAEGB 8601-1988鐵路用輾鋼整體車輪-客車車

20、輪車輪CAEGB 8601-1988鐵路用輾鋼整體車輪-客車車三、輪對(duì)分析1、輪對(duì)CAD2、輪對(duì)承載應(yīng)力3、輪對(duì)裝配應(yīng)力分析4、輪軌接觸應(yīng)力三、輪對(duì)分析1、輪對(duì)CAD1、輪對(duì)CAD輪對(duì)的基本尺寸1、輪對(duì)CAD輪對(duì)的基本尺寸2、輪對(duì)承載應(yīng)力2、輪對(duì)承載應(yīng)力3、輪對(duì)裝配應(yīng)力分析 為保證運(yùn)行過(guò)程中，車輪不會(huì)與車軸發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)或脫離，輪軸之間應(yīng)有足夠的接觸壓應(yīng)力。在標(biāo)準(zhǔn)EN13260:1998對(duì)輪對(duì)輪軸過(guò)盈量j有如下規(guī)定：a)采用收縮裝配:0.0009dmj 0.0015dm;b)采用壓力裝配:0.0010dmj0.0015dm+0.06;其中:dm表示輪座位置軸的平均直徑，單位為mm。式中H一輪對(duì)所

21、受的橫向力;M一輪對(duì)所受的扭矩;R-輪轂孔半徑;L為輪對(duì)裝配長(zhǎng)度;u為輪軸配合面摩擦系數(shù)。 接觸強(qiáng)度：3、輪對(duì)裝配應(yīng)力分析 為保證運(yùn)行過(guò)程中，車輪不4、輪軌接觸應(yīng)力CAE分析4、輪軌接觸應(yīng)力CAE分析5、踏面制動(dòng)零件熱機(jī)耦合分析 對(duì)車輪熱負(fù)荷最不利的制動(dòng)工況：緊急制動(dòng)工況熱流密度分別為288.8 kW/m2和拖曳制動(dòng)工況熱流密度為175.6kW/m2。溫度場(chǎng)結(jié)果 熱機(jī)耦合場(chǎng)結(jié)果踏面制動(dòng)車輪熱機(jī)耦合分析5、踏面制動(dòng)零件熱機(jī)耦合分析 對(duì)車輪熱負(fù)荷最不利第3節(jié) 高速轉(zhuǎn)向架焊接構(gòu)架強(qiáng)度設(shè)計(jì) （一）高速轉(zhuǎn)向架焊接構(gòu)架強(qiáng)度設(shè)計(jì)規(guī)范（二）轉(zhuǎn)向架構(gòu)架CAD/CAE分析第3節(jié) 高速轉(zhuǎn)向架焊接構(gòu)架強(qiáng)度設(shè)計(jì) （一）

22、高速轉(zhuǎn)向架焊接構(gòu)（一）高速轉(zhuǎn)向架焊接構(gòu)架強(qiáng)度設(shè)計(jì)規(guī)范 UIC 515-4客車轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗(yàn)方法/ UIC 615-4：2003 牽引單元：轉(zhuǎn)向架和走行裝置轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗(yàn)JISE4207“鐵道車輛轉(zhuǎn)向架構(gòu)架設(shè)計(jì)通用條件” 我國(guó)的200km/h及以上速度級(jí)鐵道車輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)及試驗(yàn)暫行規(guī)定。TB/T 2368-2005.動(dòng)力轉(zhuǎn)向架構(gòu)架強(qiáng)度試驗(yàn)方法（一）高速轉(zhuǎn)向架焊接構(gòu)架強(qiáng)度設(shè)計(jì)規(guī)范 UIC 515-4客車（二）轉(zhuǎn)向架構(gòu)架CAD/CAE分析（1）構(gòu)架CAD（2）構(gòu)架CAE（二）轉(zhuǎn)向架構(gòu)架CAD/CAE分析（1）構(gòu)架CAD（1）構(gòu)架CAD 傳統(tǒng)的制造工藝方法是: 板材下料板材加工板材壓形各梁

23、焊接各梁加工構(gòu)架焊接、組焊構(gòu)架退火構(gòu)架整體加工附件組焊構(gòu)架拋丸構(gòu)架油漆。裝配法造型法（1）構(gòu)架CAD 傳統(tǒng)的制造工藝方法是: 板材（2）構(gòu)架CAE（2）構(gòu)架CAE第4節(jié) 車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、 鋁合金車體設(shè)計(jì)流程2、車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本要求3、車體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算4、車體剛度評(píng)價(jià)5、車體的模態(tài)設(shè)計(jì)6、車體強(qiáng)度分析實(shí)例第4節(jié) 車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、 鋁合金車體設(shè)計(jì)流程1、車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本要求在車體設(shè)計(jì)中必須考慮以下幾個(gè)方面的要求。 (1)車體強(qiáng)度：為保證車輛在運(yùn)行中有足夠的強(qiáng)度，必須能承受一定的載荷工況，以符合車輛的強(qiáng)度設(shè)計(jì)規(guī)范。需校核車體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度，同時(shí)要進(jìn)行結(jié)構(gòu)疲勞設(shè)計(jì)。 (2)車體剛度：這主要是控制車體

24、的垂向位移和扭轉(zhuǎn)角位移。 (3)車體自振頻率：這與車輛運(yùn)行品質(zhì)和安全密切相關(guān)，因此，規(guī)范中對(duì)車體第一階垂向彎曲模態(tài)有一定的限制。 (4)車體的耐碰撞安全防護(hù)：即要求設(shè)計(jì)一個(gè)更強(qiáng)的客室結(jié)構(gòu)，同時(shí)在車體的非乘客區(qū)設(shè)置能量吸收區(qū).以吸收撞擊動(dòng)能，保證乘客安全。 (5)結(jié)構(gòu)輕量化：在保證安全和使用壽命的前提下，盡量做到結(jié)構(gòu)的輕量化.車體結(jié)構(gòu)所古車輛自重的比例很大，因此設(shè)計(jì)時(shí)尤其應(yīng)注意減輕其自重。1、車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本要求在車體設(shè)計(jì)中必須考慮以下幾個(gè)方面的要2、車體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算內(nèi)容JIS E7105工 況載荷種類載荷的大小評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)值垂直載荷垂直載荷（車體重量最大乘客重量）1.1 應(yīng)力值不超過(guò)材料的彈性極限車端壓縮載荷垂直載荷車體重量 應(yīng)力值不超過(guò)材料的彈性極限車端壓縮載荷980kN扭轉(zhuǎn)載荷扭轉(zhuǎn)載荷39kNm 應(yīng)力值不超過(guò)材料的疲勞強(qiáng)度三點(diǎn)支持垂直載荷車體重量 應(yīng)力值不超過(guò)材料的彈性極限。JIS中，為“不發(fā)生永久變形及塑性縱彎曲”，左邊是評(píng)價(jià)的大致標(biāo)準(zhǔn)氣密載荷內(nèi)壓載荷8.0kPa（相當(dāng)于壓力變動(dòng)范圍） 針對(duì)8.0kPa的一半（4.0kPa）的應(yīng)力值不超過(guò)材料的疲勞強(qiáng)度。8.0kPa是根據(jù)規(guī)格書的規(guī)定彎曲振動(dòng)固有頻率 一次彎