动车组车轮和车轴强度分析

摘要

2004年到2005年，铁道部引进了时速200公里动车组技术为我国铁路第六次大面积提速提供先进的装备。其中，长客厂与法国阿尔斯通公司合作，设计制造了CRH5型动车组：四方厂与日本川崎重工合作，设计制造了CRH2型动车组。为了对其进行消化吸收再创新，我校承担了CRH5与CRH2型动车组的车体与转向架结构强度研究项目。本论文主要研究CRH5型动车组车轮和车轴以及CRH2型动车组非动力车轴的强度分析方法。 1)采用了弹性力学理论分析方法与有限元方法对轮轴的过盈配合问题进行研究，并比较了两者的适用性。 2)采用有限元方法计算评价CRH5型动车组车轮，建立轴对称模型，通过约束方程模拟轮轴配合关系，按照UIC510-5规程确定的载荷工况加载计算，最后对计算结果进行后处理及强度评价。 3)基于传统疲劳理论的许用应力法，采用EN13104和EN13103标准，按弯扭合成强度条件对CRH5型动车组动力和非动力车轴进行校核，并评价其疲劳强度。 4)对CRH2型动车组非动力车轴通过线路实测动应力，并分析了测试结果；另外，采用欧洲EN13103和日本JIS-E-4501标准对其进行强度检验，并且综合分析了欧洲和日本标准的计算方法。 上述研究工作可以为我国建立自己的高速列车车轮和车轴设计规范以及我国自主开发的300km/h动车组轮轴的设计与强度分析方法提供参考。

目录

文摘

英文文摘

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致谢

第一章绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2国外动车组的发展现状

1.3本论文的主要研究工作

第二章轮轴配合的理论分析和有限元仿真

2.1轮轴过盈配合的弹性力学分析

2.1.1过盈配合的弹性力学理论

2.1.2轮轴过盈配合的接触压力

2.2有限元方法和接触问题介绍

2.2.1有限元方法介绍

2.2.2接触问题介绍

2.3轮轴配合的有限元分析

2.3.1新车轮最大过盈时的等效应力

2.3.2磨耗车轮最小过盈时的等效应力

2.4轮轴配合的弹性力学分析和有限元分析的评价

本章小结

第三章CRH5型动车组车轮强度分析

3.1载荷工况和计算过程

3.1.1载荷工况

3.1.2计算过程

3.2新车轮有限元分析结果

3.2.1静态检验

3.2.2疲劳检验

3.3磨耗车轮有限元分析结果

3.3.1静态检验

3.3.2疲劳检验

本章小结

第四章CRH5型动车组车轴强度分析

4.1CRH5轮对组成和车轴

4.1.1轮对组成

4.1.2车轴简介

4.2动力车轴强度分析

4.2.1载荷

4.2.2应力计算

4.2.3疲劳评价

4.3非动力车轴强度分析

4.3.1应力计算

4.3.2疲劳评价

本章小结

第五章CRH2型动车组非动力车轴强度研究

5.1车轴动应力测试分析

5.1.1试验条件和测点布置

5.1.2动应力测试结果

5.1.3测试结果分析

5.2车轴强度计算分析

5.2.1基于欧洲标准的强度分析

5.2.2基于日本标准的强度分析

5.2.3两种标准下车轴强度的比较分析

本章小结

第六章结论和展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

攻读学位期间参与的科研项目

附表