基于Pro-E平臺的鐵道車輛車輪參數(shù)化設(shè)計與強度研究.pdf

1、根據(jù)世界鐵路的發(fā)展經(jīng)驗，重載化和高速化已經(jīng)成為鐵路運輸?shù)陌l(fā)展方向。由于中國鐵路運輸業(yè)重載化的發(fā)展，通過踏面制動生成的熱能將增加，致使踏面制動車輪的溫度升高，對鐵道車輛車輪的設(shè)計要求更加嚴(yán)格，因此車輪結(jié)構(gòu)強度、疲勞壽命和運行安全的研究更顯重要。車輪結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸多種多樣，車輪設(shè)計應(yīng)用參數(shù)化CAD系統(tǒng)可縮短產(chǎn)品開發(fā)的周期。
　　本文基于Pro/E平臺，采用Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序同步模式，以C++語言編譯程序，建立利用設(shè)計參數(shù)

2、對模型控制的車輪參數(shù)化系統(tǒng)。通過Pro/TOOLKIT的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計方法和動態(tài)鏈接庫技術(shù)，利用C++編譯器和連接器編寫在Pro/E環(huán)境中運行的執(zhí)行程序，實現(xiàn)與Pro/E風(fēng)格一致UI對話框的設(shè)計，建立了車輪參數(shù)化系統(tǒng)，其可實現(xiàn)踏面和輻板模塊兩者任意組合，完成車輪直徑、寬度與車輪輻板尺寸的參數(shù)化設(shè)計。
　　本文以2萬t(1+1)編組為例，機車采用動力制動，列車?yán)每諝庵苿酉到y(tǒng)循環(huán)制動進(jìn)行調(diào)速，將車輛運行速度控制在40km/h至80

3、km/h之間，計算車輪在大秦線K275～K325之間的溫度場邊界條件，分析5種不同輻板形式車輪的溫度場及其不同輻板結(jié)構(gòu)對車輪溫度的影響。將其作為車輪熱應(yīng)力分析的載荷邊界條件，采用間接耦合法，將溫度場加載于車輪，模擬整個循環(huán)制動過程熱應(yīng)力場。
　　根據(jù)EN13979-1標(biāo)準(zhǔn)，確定重載貨車車輪的機械載荷工況，評定5種不同輻板結(jié)構(gòu)車輪在機械載荷下和機械載荷與最高熱載荷聯(lián)合下的靜強度和疲勞強度，對比分析不同輻板結(jié)構(gòu)形式車輪應(yīng)力分布和疲勞強

4、度性能，確定車輪抗疲勞性能最好的輻板形式。
　　基于車輪輻板材料S-N曲線，采用名義應(yīng)力法和Miner線性疲勞累積損傷法則分析5種不同輻板結(jié)構(gòu)車輪在機械載荷和機械載荷與熱載荷聯(lián)合作用下疲勞損傷，預(yù)測5種輻板結(jié)構(gòu)車輪關(guān)鍵部位的損傷量和熱載荷對各個關(guān)鍵部位的影響。
　　綜合對比不同疲勞強度分析方法和不同輻板結(jié)構(gòu)車輪的計算結(jié)果指出，兩種疲勞強度分析方法的計算結(jié)果基本相同，5種結(jié)構(gòu)形式車輪輻板的輪轂內(nèi)側(cè)和外側(cè)圓弧過渡區(qū)域是其疲勞強度