基于SolidWorks的CRH2轮轴过盈装配有限元分析
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２０１７０３１８ 收 稿 日 期 ： ２０１６Ａ － ０２１ ） 甘 肃 省 高 等 学 校 科 研 项 目 （ 基 金 项 目 ： 谢 红 太 （ ， 男 ， 副 教 授 ， 硕 士 研 究 生 ； 作 者 简 介 ： １９９３ － ） 武 振 锋 （ ， 男 ， 副 教 授 ， 博 士 ， 主 要 从 事 三 维 术 与 应 用 的 研 究 １９７６ － ） ＣＡＤ 技 Ｅ ｍａｉｌ： １１４４２１２８５３＠ ｑｑ． ｃｏｍ．
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有 限 元 法 是 一 种 有 限 的 单 元 离 散 某 连 续 体 然 ． Ｓｉｍｕｌａ 后 进 行 求 解 的 一 种 数 值 计 算 的 近 似 方 法 ｔｉｏｎ 分 析 工 具 目 前 销 量 较 高 ， 作 为 计 算 机 嵌 入 式 分 析 软 件 与 缝 集 成 ， 能 够 提 供 大 量 ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ 无 的 计 算 与 分 析 工 具 来 对 较 为 复 杂 的 零 件 及 装 配 体 进 行 模 拟 计 算 ， 测 试 和 仿 真 分 析 主 要 功 能 模 块 ．其 有 结 构 计 算 与 应 力 分 析 、 应 变 计 算 分 析 、 产 品 的 优 化 设 计 、 流 体 模 拟 仿 真 、 线 性 与 非 线 性 分 析 等 ．本 文 利 用 块 中 的 冷 缩 配 合 机 制 对 轮 对 Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ 模 的 过 盈 配 合 内 部 接 触 部 进 行 应 力 应 变 分 析 ．
ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ 的 ＣＲＨ 轮 基 于 轴 过 盈 装 配 有 限 元 分 析
２
１． 兰 ７３００７０ ； ２． 哈 （ 州 交 通 大 学 机 电 工 程 学 院 ， 甘 肃 兰 州 尔 滨 铁 道 职 业 技 术 学 院 城 市 轨 道 交 通 学 院 ， １５００６９ ） 黑 龙 江 哈 尔 滨 ㊀ 要 ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ 软 ＣＲＨ Ｔ 轮 利 用 件 模 拟 出 高 速 动 车 组 对 过 盈 配 合 的 有 限 元 模 型 ， 对 轮 轴 压 装 完 成 后 摘 ： 的 轮 座 轮 毂 孔 表 面 接 触 应 力 进 行 仿 真 分 析 ， 通 过 创 建 几 何 线 提 取 探 测 点 的 方 式 研 究 了 过 盈 压 装 后 轮 毂 孔 ．结 果 表 明 接 触 表 面 接 触 应 力 从 中 间 纵 截 面 沿 轴 向 相 反 内 表 面 上 的 接 触 应 力 的 曲 线 变 化 情 况 及 分 布 规 律 ． ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ 方 向 呈 凹 二 次 抛 物 线 变 化 ， 以 致 左 右 两 端 点 出 现 差 值 为 的 两 应 力 极 点 基 于 的 有 Δ ． 限 元 分 析 对 目 前 难 以 计 算 实 验 仿 真 的 轮 轴 过 盈 分 析 提 出 了 一 种 新 的 较 为 可 靠 的 仿 真 计 算 方 法 ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ； ＣＲＨ 轮 对 ； 过 盈 配 合 ； 有 限 元 分 析 关 键 词 ： Ａ 文 献 标 识 码 ：
㊀ ㊀
分 析 过 程 简 介
结 构 有 限 元
２㊀
２ ． １㊀
车 轮 车 轴 接 触 应 力 有 限 元 分 析
建 立 轮 对 模 型 限 元 分 析 过 程 中 ， 网 格 划 分 的 越 密 ， 几 何 模 ㊀ ㊀ 有 型 越 复 杂 ， 细 小 件 越 繁 多 ， 则 计 算 机 处 理 越 慢 ， 甚 至 无 法 计 算 ．相 反 ， 减 小 网 格 数 量 则 难 以 保 证 模 拟 此 为 了 提 高 工 作 及 计 计 算 的 可 靠 性 和 准 确 性 ． 在
３８ 卷 ㊀ 第 ６期 Ｖｏｌ． ３８㊀ Ｎｏ． ６ 第 大连交通大学学报 ２０１７ 年 １２ 月 ＪＯＵＲＮＡＬ㊀ ＯＦ㊀ ＤＡＬＩＡＮ㊀ ＪＩＡＯＴＯＮＧ㊀ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ㊀ Ｄｅｃ． ２０１７㊀ ㊀ 文 １６７３ ９５９０ （ ２０１７ ） ０６ ００７０ ０４ 章 编 号 ：
２ ２
谢 红 太 ， 谭 春 梅 ， 武 振 锋
１ ２ ２
０㊀
㊀ ㊀
引 言
１㊀ ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
轮 对 承 受 着 列 车 的 全 部 载 荷 ， 并 在 重 负 载 条 件 下 沿 轨 道 高 速 运 转 ， 是 由 两 个 同 类 型 和 同 材 质 的 车 轮 与 一 根 车 轴 按 规 定 压 力 和 规 定 尺 寸 紧 压 配 合 组 装 成 的 一 个 整 体 ， 车 轮 与 车 轴 通 过 过 盈 关 系 ［ ］ 联 接， 本 文 研 究 的 轮 座 轮 毂 孔 表 面 接 触 应 力 ， 是 通 过 专 用 轮 对 压 装 机 将 高 速 动 车 组 列 车 ＣＲＨ 拖 车 车 轮 车 轴 压 装 完 成 后 的 对 为 基 础 的 Ｔ轮 ． ㊀ ㊀ 目 前 ， 国 内 基 于 有 限 元 软 件 对 车 辆 轮 对 压 装 过 程 及 压 力 曲 线 做 了 大 量 研 究 分 析 ， 但 在 轮 对 压 装 后 的 轮 座 轮 毂 孔 表 面 接 触 应 力 方 面 的 研 究 相 对 较 少 于 过 盈 配 合 的 两 个 接 触 面 上 无 法 粘 贴 应 ．由 变 片 ， 目 前 使 用 较 广 的 冷 装 法 难 以 对 其 压 力 状 态 进 行 跟 踪 测 定 ， 压 装 后 的 轮 对 质 量 只 能 根 据 铁 标 中 规 定 的 压 装 曲 线 进 行 判 定 ， 而 压 装 曲 线 是 长 期 实 践 经 验 的 积 累 文 利 用 司 开 发 ．本 ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ 公 的 有 限 元 分 析 软 件 Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ 模 ＣＲＨ Ｔ 轮 拟 出 对 ［ ］ 的 有 限 元 模 型， 分 析 了 压 装 后 轮 座 轮 毂 孔 接 触 ． 应 力 大 小 及 分 布 规 律
２０１７０３１８ 收 稿 日 期 ： ２０１６Ａ － ０２１ ） 甘 肃 省 高 等 学 校 科 研 项 目 （ 基 金 项 目 ： 谢 红 太 （ ， 男 ， 副 教 授 ， 硕 士 研 究 生 ； 作 者 简 介 ： １９９３ － ） 武 振 锋 （ ， 男 ， 副 教 授 ， 博 士 ， 主 要 从 事 三 维 术 与 应 用 的 研 究 １９７６ － ） ＣＡＤ 技 Ｅ ｍａｉｌ： １１４４２１２８５３＠ ｑｑ． ｃｏｍ．
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有 限 元 法 是 一 种 有 限 的 单 元 离 散 某 连 续 体 然 ． Ｓｉｍｕｌａ 后 进 行 求 解 的 一 种 数 值 计 算 的 近 似 方 法 ｔｉｏｎ 分 析 工 具 目 前 销 量 较 高 ， 作 为 计 算 机 嵌 入 式 分 析 软 件 与 缝 集 成 ， 能 够 提 供 大 量 ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ 无 的 计 算 与 分 析 工 具 来 对 较 为 复 杂 的 零 件 及 装 配 体 进 行 模 拟 计 算 ， 测 试 和 仿 真 分 析 主 要 功 能 模 块 ．其 有 结 构 计 算 与 应 力 分 析 、 应 变 计 算 分 析 、 产 品 的 优 化 设 计 、 流 体 模 拟 仿 真 、 线 性 与 非 线 性 分 析 等 ．本 文 利 用 块 中 的 冷 缩 配 合 机 制 对 轮 对 Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ 模 的 过 盈 配 合 内 部 接 触 部 进 行 应 力 应 变 分 析 ．
ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ 的 ＣＲＨ 轮 基 于 轴 过 盈 装 配 有 限 元 分 析
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１． 兰 ７３００７０ ； ２． 哈 （ 州 交 通 大 学 机 电 工 程 学 院 ， 甘 肃 兰 州 尔 滨 铁 道 职 业 技 术 学 院 城 市 轨 道 交 通 学 院 ， １５００６９ ） 黑 龙 江 哈 尔 滨 ㊀ 要 ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ 软 ＣＲＨ Ｔ 轮 利 用 件 模 拟 出 高 速 动 车 组 对 过 盈 配 合 的 有 限 元 模 型 ， 对 轮 轴 压 装 完 成 后 摘 ： 的 轮 座 轮 毂 孔 表 面 接 触 应 力 进 行 仿 真 分 析 ， 通 过 创 建 几 何 线 提 取 探 测 点 的 方 式 研 究 了 过 盈 压 装 后 轮 毂 孔 ．结 果 表 明 接 触 表 面 接 触 应 力 从 中 间 纵 截 面 沿 轴 向 相 反 内 表 面 上 的 接 触 应 力 的 曲 线 变 化 情 况 及 分 布 规 律 ． ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ 方 向 呈 凹 二 次 抛 物 线 变 化 ， 以 致 左 右 两 端 点 出 现 差 值 为 的 两 应 力 极 点 基 于 的 有 Δ ． 限 元 分 析 对 目 前 难 以 计 算 实 验 仿 真 的 轮 轴 过 盈 分 析 提 出 了 一 种 新 的 较 为 可 靠 的 仿 真 计 算 方 法 ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ； ＣＲＨ 轮 对 ； 过 盈 配 合 ； 有 限 元 分 析 关 键 词 ： Ａ 文 献 标 识 码 ：
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分 析 过 程 简 介
结 构 有 限 元
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２ ． １㊀
车 轮 车 轴 接 触 应 力 有 限 元 分 析
建 立 轮 对 模 型 限 元 分 析 过 程 中 ， 网 格 划 分 的 越 密 ， 几 何 模 ㊀ ㊀ 有 型 越 复 杂 ， 细 小 件 越 繁 多 ， 则 计 算 机 处 理 越 慢 ， 甚 至 无 法 计 算 ．相 反 ， 减 小 网 格 数 量 则 难 以 保 证 模 拟 此 为 了 提 高 工 作 及 计 计 算 的 可 靠 性 和 准 确 性 ． 在
３８ 卷 ㊀ 第 ６期 Ｖｏｌ． ３８㊀ Ｎｏ． ６ 第 大连交通大学学报 ２０１７ 年 １２ 月 ＪＯＵＲＮＡＬ㊀ ＯＦ㊀ ＤＡＬＩＡＮ㊀ ＪＩＡＯＴＯＮＧ㊀ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ㊀ Ｄｅｃ． ２０１７㊀ ㊀ 文 １６７３ ９５９０ （ ２０１７ ） ０６ ００７０ ０４ 章 编 号 ：
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谢 红 太 ， 谭 春 梅 ， 武 振 锋
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引 言
１㊀ ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
轮 对 承 受 着 列 车 的 全 部 载 荷 ， 并 在 重 负 载 条 件 下 沿 轨 道 高 速 运 转 ， 是 由 两 个 同 类 型 和 同 材 质 的 车 轮 与 一 根 车 轴 按 规 定 压 力 和 规 定 尺 寸 紧 压 配 合 组 装 成 的 一 个 整 体 ， 车 轮 与 车 轴 通 过 过 盈 关 系 ［ ］ 联 接， 本 文 研 究 的 轮 座 轮 毂 孔 表 面 接 触 应 力 ， 是 通 过 专 用 轮 对 压 装 机 将 高 速 动 车 组 列 车 ＣＲＨ 拖 车 车 轮 车 轴 压 装 完 成 后 的 对 为 基 础 的 Ｔ轮 ． ㊀ ㊀ 目 前 ， 国 内 基 于 有 限 元 软 件 对 车 辆 轮 对 压 装 过 程 及 压 力 曲 线 做 了 大 量 研 究 分 析 ， 但 在 轮 对 压 装 后 的 轮 座 轮 毂 孔 表 面 接 触 应 力 方 面 的 研 究 相 对 较 少 于 过 盈 配 合 的 两 个 接 触 面 上 无 法 粘 贴 应 ．由 变 片 ， 目 前 使 用 较 广 的 冷 装 法 难 以 对 其 压 力 状 态 进 行 跟 踪 测 定 ， 压 装 后 的 轮 对 质 量 只 能 根 据 铁 标 中 规 定 的 压 装 曲 线 进 行 判 定 ， 而 压 装 曲 线 是 长 期 实 践 经 验 的 积 累 文 利 用 司 开 发 ．本 ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ 公 的 有 限 元 分 析 软 件 Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ 模 ＣＲＨ Ｔ 轮 拟 出 对 ［ ］ 的 有 限 元 模 型， 分 析 了 压 装 后 轮 座 轮 毂 孔 接 触 ． 应 力 大 小 及 分 布 规 律