轨道交通车辆转向架零部件参数化设计研究

摘要

转向架是车辆的重要部件之一，转向架中的各零部件的建模、分析在产品设计过程中，会因反复修改而降低设计效率。因此，对于结构相似的零件，在设计阶段引入参数化设计思想，利用参数驱动实现零件的自动建模与有限元分析，可以缩短产品的研制周期，提高设计效率。
　　本文首先总结了零件的建模通则，通过多方案对比制定出了圆柱螺旋弹簧、车轴、车轮在三维软件中的最优建模方法和轮对的装配方法，并在SolidWorks软件中进行了验证，为后续进行的参数化设计提供必要的建模依据。其次，在SolidWorks中创建圆柱螺旋弹簧的参数化CAD/CAE模板，包括对实体模型的建立、工程图的生成、刚度计算、静强度分析、模态分析以及优化设计，并以转K2弹簧为例进行了验证，结果表明弹簧的静强度、刚度均满足设计要求、优化后重量最轻。再次，在SolidWorks中创建了车轴、车轮、轮对的参数化CAD/CAE模版，包括零件模型的建立、工程图的绘制、静强度分析、过盈配合分析，并以转K2型转向架的车轴、车轮为例进行了验证，结果表明车轴、车轮的静强度满足设计要求；建立了转向架总体尺寸相关计算的参数化模型，并以B0-B0轴式机车为例，计算转向架与车体、转向架与轨道的最大夹角。最后，根据转向架的组成和结构特点设计系统的总体框架，并基于SolidWorks软件，利用VB语言编写程序，建立了轨道交通车辆转向架零部件参数化设计系统，该系统可实现圆柱螺旋弹簧的自动建模、生成工程图、刚度计算、静强度分析、优化设计；也可实现车轴、车轮的自动建模、生成工程图、静强度分析，以及轮对的自动装配和压装分析；还可自动计算不同位置时的转向架与钢轨、转向架与车体的夹角。使转向架的相关建模和计算变得方便、快捷。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 论文选题背景

1.2 轨道交通车辆产品参数化系统研究现状

1.3 论文研究的主要内容

2 参数化设计技术及SolidWorks二次开发基础

2.1 参数化设计技术

2.2 SolidWorks二次开发技术基础

2.3 VB6.0开发SolidWorks的方法

2.4 本章小结

3 系统总体框架设计及转向架总体参数化设计

3.1 系统总体结构设计

3.2 系统开发

3.3 系统操作与应用

3.4 转向架总体相关计算参数化设计

3.5 本章小结

4 圆柱螺旋弹簧参数化设计与优化

4.1 转向架零部件三维建模通则研究

4.2 基于SolidWorks的圆柱螺旋弹簧优化设计

4.3 圆柱螺旋弹簧参数化设计

4.4 本章小结

5 转向架其他零部件参数化设计

5.1 车轴参数化设计

5.2 车轮参数化设计

5.3 轮对装配参数化设计

5.4 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果