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基于力法的动车转向架构架参数化设计

米彩盈 胡乙钦

米彩盈, 胡乙钦. 基于力法的动车转向架构架参数化设计[J]. 交通运输工程学报, 2010, 10(2): 54-58. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.02.010
引用本文: 米彩盈, 胡乙钦. 基于力法的动车转向架构架参数化设计[J]. 交通运输工程学报, 2010, 10(2): 54-58. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.02.010
MI Cai-ying, HU Yi-qin. Parametric design of bogie frame for motive power units based on mechanical method[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2010, 10(2): 54-58. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.02.010
Citation: MI Cai-ying, HU Yi-qin. Parametric design of bogie frame for motive power units based on mechanical method[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2010, 10(2): 54-58. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.02.010

基于力法的动车转向架构架参数化设计

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.02.010
基金项目: 

“十一五”国家科技支撑计划项目 2009BAG12A02

详细信息
    作者简介:

    米彩盈(1965-), 男, 山西山阴人, 西南交通大学教授, 工学博士, 从事铁道车辆结构设计与可靠性研究

  • 中图分类号: U270.331

Parametric design of bogie frame for motive power units based on mechanical method

More Information
    Author Bio:

    MI Cai-ying(1965-), male, professor, PhD, +86-28-87602413, caiyingmi@163.com

  • 摘要: 基于结构力学中的力法原理, 对动车转向架构架结构几何尺寸进行参数化设计, 利用Microsoft Visual C++6.0实现程序化。根据构架设计的原始参数、UIC 615-4—2003标准规定的计算载荷和载荷工况及制造材料的许用应力, 确定构架的总体尺寸和不同截面的几何尺寸, 分析动车转向架构架在各个载荷工况下的最大名义应力。通过计算应力与许用应力的比较, 检查构架结构尺寸的合理性。计算结果表明: 在构架结构方案设计过程中, 根据UIC 615-4—2003和EN 13749—2005标准的规定, 载荷工况1~13的von-Mises应力小于制造材料16Mn的许用应力230 MPa, 载荷工况14的von-Mises应力小于制造材料16Mn的屈服极限345 MPa, 构架的静强度满足设计的要求, 因此, 应用参数化设计可以快速有效地确定构架的结构几何尺寸, 提高构架的设计效率。

     

  • 图  1  构架结构

    Figure  1.  Structure of frame

    图  2  横向载荷作用下构架受力

    Figure  2.  Forces of frame under transverse loads

    图  3  横向载荷作用下四分之一构架计算简图

    Figure  3.  Calculation diagram of a quarter of frame under transverse loads

    图  4  对称力和反对称力单独作用下构架受力

    Figure  4.  Forces of frame under symmetrical and antisymmetrical loads

    图  5  扭曲载荷作用下四分之一构架计算简图

    Figure  5.  Calculation diagram of a quarter of frame under torsional loads

    图  6  人机界面

    Figure  6.  Man-machine interface

    图  7  构架有限元模型

    Figure  7.  Finite element model of frame

    表  1  各载荷工况下的应力集中系数

    Table  1.   Stress concentration factors under various loads

    载荷工况 1 2 3 4 5 6 7 14
    应力集中系数k 2.25 2.25 2.02 1.57 2.25 2.25 1.67 1.25
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    表  2  不同载荷工况、不同计算方法的von-Mises应力值比较

    Table  2.   Comparison of von-Mises equivalent stresses under different loads and different calculation methods

    载荷工况 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
    力法/MPa 110.80 109.32 136.70 190.60 153.64 196.58 202.07 109.32 136.70 190.60 153.64 196.58 202.07 317.24
    有限元法/MPa 123.00 109.00 146.00 210.00 156.00 175.00 218.00 95.50 145.00 212.00 142.00 198.00 227.00 333.00
    计算相对误差/% 9.92 0.30 6.37 9.24 1.51 10.98 7.31 12.64 5.72 10.09 7.58 0.72 10.98 4.73
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  • 收稿日期:  2009-12-13
  • 刊出日期:  2010-04-25

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