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1、“十二五”規(guī)劃對(duì)高速鐵路繼續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略支持,作為高速列車關(guān)鍵承載部件的車軸與車輪,其輪軸設(shè)計(jì)關(guān)系著鐵路運(yùn)輸安全。機(jī)車車輛車軸研發(fā)設(shè)計(jì)是一個(gè)“設(shè)計(jì)-評(píng)價(jià)-再設(shè)計(jì)”的反復(fù)循環(huán)、不斷優(yōu)化的過程。在傳統(tǒng)的人工設(shè)計(jì)條件下,工作量大、周期長(zhǎng)。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下,產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度越來越快,縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期、提高質(zhì)量、降低成本,已是鐵道車輛企業(yè)增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和促進(jìn)自身發(fā)展的重要條件之一。因此,實(shí)現(xiàn)某種程度上的設(shè)計(jì)自動(dòng)化、縮短設(shè)計(jì)周期、提高質(zhì)量、降低成
2、本就成為機(jī)車車輛車軸設(shè)計(jì)發(fā)展的迫切要求。本文通過對(duì)車輛車軸零件特征建模,研究特征參數(shù)化設(shè)計(jì)生成零件圖,完成強(qiáng)度分析,應(yīng)用OpenGL技術(shù)引入車軸應(yīng)力場(chǎng)的后處理階段,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化,即用圖形圖像來表征數(shù)據(jù),將隱藏在大量數(shù)據(jù)中的信息以相對(duì)直觀,易于理解的圖像方式表達(dá)出來,使研究人員能夠直觀、迅速地觀察到計(jì)算模擬的結(jié)果,適應(yīng)現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展及產(chǎn)品快速更新的要求。
基于SolidWorks平臺(tái),用Visual C++6.0語言進(jìn)行二次開發(fā)
3、,即進(jìn)行特征參數(shù)化繪圖編程及用戶界面設(shè)計(jì),用參數(shù)驅(qū)動(dòng)法實(shí)現(xiàn)車軸零件參數(shù)化特征設(shè)計(jì)。另外,軸的參數(shù)化設(shè)計(jì)包括兩個(gè)方面的內(nèi)容,其一為車軸強(qiáng)度的計(jì)算,其二為車軸尺寸參數(shù)確定。車軸強(qiáng)度參數(shù)化設(shè)計(jì)計(jì)算目的是確定其結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)的極限尺寸,在充分考慮軸的工藝性、經(jīng)濟(jì)性和安全可靠性的基礎(chǔ)上,保證車軸結(jié)構(gòu)參數(shù)大于其最小極限尺寸。本文在分析比較各種CAD系統(tǒng)二次開發(fā)接口的基礎(chǔ)上,結(jié)合車軸結(jié)構(gòu)特點(diǎn),以追求高效率,高速度為目標(biāo),應(yīng)用Visual C++6.0語
4、言開發(fā)基于參數(shù)化的車軸插件,結(jié)果表明,本系統(tǒng)大大減少機(jī)車車輛車軸的設(shè)計(jì)周期,提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率,具有一定的學(xué)術(shù)價(jià)值和工程實(shí)際意義。
隨著軌道車輛運(yùn)行速度和載重的提高,采用結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)技術(shù)的機(jī)車車輛輪對(duì)的動(dòng)態(tài)服役環(huán)境將越來越復(fù)雜,時(shí)有疲勞裂紋或失效現(xiàn)象發(fā)生,對(duì)輪對(duì)疲勞強(qiáng)度和壽命進(jìn)行全面的理論與試驗(yàn)研究十分必要,由于耐久性實(shí)驗(yàn)成本昂貴,周期長(zhǎng)。因此,本文主要在多體動(dòng)力學(xué)仿真、車輪有限元分析和輪對(duì)隨機(jī)載荷疲勞研究基礎(chǔ)上,考慮輪對(duì)
5、的彈性變形和結(jié)構(gòu)振動(dòng)效應(yīng),引入柔性體概念進(jìn)行柔性輪對(duì)分析。通過有限元方法對(duì)車輪進(jìn)行靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度校核,應(yīng)用SIMPACK軟件,根據(jù)CRH3高速動(dòng)車組實(shí)際參數(shù)建立柔性輪對(duì)的剛-柔耦合多體動(dòng)力學(xué)仿真模型,采用nCode軟件結(jié)合動(dòng)力學(xué)仿真得到的輪軌接觸橫向和垂向載荷時(shí)間歷程、材料S-N曲線,利用準(zhǔn)靜態(tài)方法對(duì)輪對(duì)進(jìn)行疲勞壽命預(yù)測(cè)?;谔摂M樣機(jī)技術(shù)的承載結(jié)構(gòu)疲勞壽命預(yù)測(cè)方法,在輪對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段可以預(yù)測(cè)疲勞薄弱部位,為輪對(duì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論依
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