crh2型電力動(dòng)車組大作業(yè)

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1、CRH2動(dòng)車組輪對與軸箱彈簧CAD/CAE設(shè)計(jì)班級：車輛1001班姓名：李素乾學(xué)號：2010036022013年12月20日CRH2型電力動(dòng)車組，是中華人民共和國鐵道部為國營鐵路進(jìn)行第六次提速及建造中的高速客運(yùn)專線鐵路，向川崎重工及中國南車集團(tuán)四方機(jī)車車輛股份有限公司訂購的高速列車車款之一。中國鐵道部將所有引進(jìn)國外技術(shù)、聯(lián)合設(shè)計(jì)生產(chǎn)的中國鐵路高速（CRH）車輛均命名為“和諧號”。CRH2系列為動(dòng)力分布式、交流傳動(dòng)的電力動(dòng)車組，采用了鋁合金空心型材車體。CRH2轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：1、采用無搖枕H型構(gòu)架2

2、、采用輕量、小型、簡潔的結(jié)構(gòu)3、采用小輪徑（直徑860mm）的車輪以減少簧下重量4、采用內(nèi)孔為直徑60mm的空心車軸，該內(nèi)孔同時(shí)有利于對車軸進(jìn)行超聲波探傷5、軸箱采用轉(zhuǎn)臂式定位，軸箱彈簧采用雙圈鋼圓簧6、二系采用具有高度自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的空氣彈簧，且其輔助風(fēng)缸由無縫鋼管制成的橫梁內(nèi)腔承擔(dān)7、采用抗蛇行減震器兼顧高速穩(wěn)定性和曲線通過性能8、采用單拉桿式中央牽引裝置傳遞縱向力9、動(dòng)車轉(zhuǎn)向架上采用輕型交流異步電動(dòng)機(jī)10、采用撓性浮動(dòng)齒式聯(lián)軸式牽引電動(dòng)機(jī)架懸式驅(qū)動(dòng)裝置11、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置采用液壓缸卡鉗式盤形制動(dòng)12、

3、全部車輪裝有機(jī)械制動(dòng)盤（輪盤）13、拖車轉(zhuǎn)向架車軸上裝有機(jī)械制動(dòng)盤（軸盤）14、利用踏面清掃裝置改善輪軌間運(yùn)行噪聲和黏著狀態(tài)本文以CRH2動(dòng)車組輪對與軸箱彈簧為研究對象，建立其有限元模型。按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用Soidworks2012對其進(jìn)行CAD/CAE設(shè)計(jì)分析。CRH2動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架基本參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)最高試驗(yàn)速度/（km/h）250運(yùn)營速度/（km/h）200定員時(shí)軸重（100%定員）/kN137.2（14t）滿員時(shí)最大軸重（200%定員）/kN156.8（16t）一、軸箱彈簧的CAD/CAE分析（一）、

4、問題描述CRH2彈簧參數(shù)如下：（二）、軸箱內(nèi)彈簧的CAD/CAE設(shè)計(jì)1、軸箱內(nèi)彈簧的CAD設(shè)計(jì)內(nèi)彈簧的建模過程，采用三段直線掃描法。繪制三段直線→掃描下支撐圈→掃描有效圈→掃描上支撐圈→拉伸切除→完成如圖1.1所示圖1.1內(nèi)彈簧2、軸箱內(nèi)彈簧的CAE分析2.1軸箱內(nèi)彈簧剛度計(jì)算2.1.1、受力分析彈簧下端受到軸箱支撐面的支持力，上端施加1mm的位移，計(jì)算支反力即為彈簧剛度的大小。2.1.2、應(yīng)力計(jì)算（1）前處理：定類型：CRH2軸箱內(nèi)彈簧屬于靜態(tài)分析；畫模型：運(yùn)用solidworks2012建立彈簧模型

5、；設(shè)屬性：設(shè)彈簧材料為合金鋼分網(wǎng)格：共15332個(gè)節(jié)點(diǎn)，8199個(gè)單元。結(jié)果如圖1.2所示。圖1.2軸箱內(nèi)彈簧網(wǎng)格劃分（2）、求結(jié)果添約束：在彈簧下端加固定幾何體約束。加載荷：在彈簧上端施加1mm的位移。結(jié)果如圖1.3所示圖1.3施加約束與載荷查錯(cuò)誤：載荷列表后進(jìn)行檢查。求結(jié)果：進(jìn)行有限元分析.(3)、后處理列結(jié)果：列約束反力，如圖1.4所示圖1.4軸箱內(nèi)彈簧1mm位移下的合力下結(jié)論：軸箱內(nèi)彈簧的剛度為363N/mm.2.2軸箱內(nèi)彈簧強(qiáng)度計(jì)算2.2.1受力分析由上可知，內(nèi)彈簧的剛度為363N/mm,彈簧

6、所受載荷最大為28700.84N.所以彈簧上端所發(fā)生的最大位移為28700.84/363mm=79.066mm,分析時(shí)可簡化為一端固定，另一端發(fā)生79.066mm的位移。2.2.2應(yīng)力分析（1）前處理：定類型：CRH2軸箱內(nèi)彈簧屬于靜態(tài)分析畫模型：運(yùn)用solidworks2012建立彈簧模型。設(shè)屬性：設(shè)彈簧材料為合金鋼分網(wǎng)格：共16063個(gè)節(jié)點(diǎn)，8652個(gè)單元。結(jié)果如圖1.5所示。（2）、求解添約束：在彈簧下端加固定幾何體約束。加載荷：在彈簧上端施加79.066mm的位移，結(jié)果如圖1.5所示。圖1.5軸

7、箱內(nèi)彈簧分網(wǎng)格、加約束、加載荷查錯(cuò)誤：載荷列表后進(jìn)行檢查。求結(jié)果：進(jìn)行有限元分析.（3）后處理列結(jié)果：列約束反力。繪圖形：軸向彈簧加載后位移圖、應(yīng)力圖應(yīng)變圖如圖1.6、圖1.7、圖1、8所示圖1.6軸箱內(nèi)彈簧應(yīng)力圖圖1.7軸箱內(nèi)彈簧位移圖1.8軸箱內(nèi)彈簧應(yīng)變2.2.3強(qiáng)度評價(jià)（1）確定危險(xiǎn)點(diǎn)：由分析結(jié)果可以得出，彈簧受到的最大應(yīng)力為12.049MPA，在彈簧端部。（2）校核強(qiáng)度：應(yīng)力小于TB/T1335-1996規(guī)定軸箱彈簧的材料的許用應(yīng)力340MPa，彈簧強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。（二）、軸箱外彈簧的CAD/

8、CAE設(shè)計(jì)1、軸箱外彈簧的CAD設(shè)計(jì)外彈簧的建模過程，采用三段直線掃描法。繪制三段直線→掃描下支撐圈→掃描有效圈→掃描上支撐圈→拉伸切除→完成如圖1.1所示圖1.1外彈簧2、軸箱外彈簧的CAE分析2.1軸箱外彈簧剛度計(jì)算2.1.1、受力分析彈簧下端受到軸箱支撐面的支持力，上端施加1mm的位移，計(jì)算支反力即為彈簧剛度的大小。2.1.2、應(yīng)力分析（1）前處理：定類型：靜態(tài)分析畫模型：運(yùn)用solidworks2012建立彈簧模型。設(shè)屬性：設(shè)彈簧材