动车组转向架三维仿真设计—毕业设计

毕业设计（论文）作者签名： 签字日期： 年 月 日ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
指导教师签名： 签字日期： 年 月 日
本科毕业设计(论文)
CRH2 型动车组拖车转向架三维设计及 轴盘热应力分析
3D Design of CRH2 EMU Bogie and Its Disc Thermal Stress Analysis
姓
名：
学
（2）模拟工业实际转向架工艺组装流程及各零部件装配顺序，完成 CRH2 型高速 动车组 T 转向架虚拟装配。模拟采用插入装配基准轮对，顺次装入各个零部件完成转向 架的虚拟仿真设计。
（3）基于摩擦功率法研究了热载荷计算方法及边界条件的确定。依据能量守恒法 简化计算施加于制动盘体表面的热流密度，确定出列车紧急制动情况下平均强迫对流换 热系数和平均自然对流换热系数的函数曲线关系。
关键词：CRH2 转向架；CATIA；三维仿真设计；ANSYS；有限元分析；轴盘热应力
-I-
CRH2 型动车组拖车转向架三维设计及轴盘热应力分析
Abstract
As the important moving part of the high-speed EMU, the bogie bears all the weight of the train, the load and the vibration of the train. It is the key component of the stability of the train and the safety of the train. China's independent research and development of the CRH2 high-speed EMU, with China's high-speed rail "go out" task, the bogie design and manufacturing requirements more stringent, faster driving speed. Therefore, the CAD virtual design idea and design method of its T bogie are studied. It is of vital importance and significance to the rapid virtual assembly simulation, collision and interference checking, component structure strength analysis, fatigue life assessment, defect prevention and traffic safety evaluation of the bogie.
号：
学
院：
专 业 班 级：
指 导 教 师：
完 成 日 期：
谢红太 201305032 机电工程学院 车辆工程 1301 班
2017.6.1
兰州交通大学 Lanzhou Jiaotong University
兰州交通大学本科毕业设计（论文）
摘要
转向架作为高速动车组的重要走行部，承载着列车的全部重量及各向载荷和振动， 是影响列车运行平稳性和行车安全的核心组成部分。我国自主研发的 CRH2 型高速动车 组托着中国高铁“走出去”任务，对转向架的制造设计要求更严，行车速度更高。因此 研究其 T 转向架的 CAD 虚拟设计思路、设计方法。对后续转向架的快速的虚拟装配仿 真、碰撞干涉检查、零部件结构强度分析、疲劳寿命评估、缺陷预防、行车安全评价等 有着至关重要的作用与意义。
In this paper, CRH2 high-speed EMU bogie T as an example, the various components and the important parts of the three-dimensional solid modeling and virtual assembly simulation of the whole bogie design using CATIA V5 R20 software, and on the basis of numerical simulation analysis by using ANSYS finite element analysis software to study the distribution of temperature field in the process of train axle disc brake and on the thermal stress. The main contents of this thesis include:
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本科毕业设计（论文）
GRADUATION DESIGN(THESIS)
论文题目：CRH2 型动车组拖车转向架三维设计 及轴盘热应力分析
本科生姓名： 谢红太 学号： 201305032
指导教师姓名：
职称： 副教授
申请学位类别： 工学学士 专业： 车辆工程
设计(论文)提交日期：（小四号楷体加黑）答辩日期：（小四号楷体加黑）
（4）根据各边界条件和初始条件，于 ANSYS 软件中模拟出 CRH2 型高速动车组 紧急制动状况下轴盘制动盘的温度场分布及热应力数值计算。结果表明在制动过程中列 车制动盘在开始制动瞬间表面温度迅速上升，当 t=20s 时达到峰值Tmax = 254.5 C 后缓慢 下降，直到制动停车。制动开始后盘体热应力瞬间急剧上升，在 t=9.6s 时达到最大值 σ max =238MPa ，远远小于盘体材料常温下最大许用应力σ b = 785MPa ，符合 CRH2 型动 车组轴盘材料及结构工况下使用条件和闸片的摩擦副要求及制动系统技术规定。热应力 大小曲线和温度场分布曲线峰值前后存在步差，出现在不同时刻，基本走向大致相同， 即首先急剧上升到一个最大值，然后缓慢下降。
本文以 CRH2 型高速动车组 T 转向架为例，利用 CATIA V5 R20 软件对其各个组成 部件及重要零件进行三维实体建模与转向架整体虚拟装配仿真设计，并以此为基础采用 ANSYS 有限元分析软件研究了列车轴盘制动过程中的温度场分布及对热应力的数值模 拟分析。本论文主要工作包括：
（1）介绍了 CATIA 软件由上而下设计 CRH2 型高速动车 T 转向架的新方法与新思 路。分别创建了轮对、轴箱装置、基础制动装置、构架、夹钳系统、排障装置（头车）、 踏面清扫器、空气弹簧装置及中央牵引装置等的三维实体模型。