基于CAE技术的铁路机车救援车结构设计及其优化

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1、武汉科技大学硕士学位论文基于CAE技术的铁路机车救援车结构设计及其优化姓名：周志术申请学位级别：硕士专业：机械设计及理论指导教师：熊禾根20100505武汉科技大学硕士学位论文第1页摘要铁路是我国重要的基础设施，是国民经济的运输大动脉。随着国家铁路提速战略的实施与高速铁路的蓬勃发展，我国铁路的运输能力和管理水平有了大幅提高。但同国民经济的不断深入发展相比，仍然还存在着一定差距。速度的提升与相应技术水平的落后，使得铁路运营中易发生机车事故与故障，造成运输的中断并波及路网，打乱正常的铁路运输秩序，进而影响社会生产和铁路运输全局，甚至带来广泛的负面影响。机车的走行部是机车

2、运行的一个非常重要的部件。针对机车走行部的常见易发故障，本文研制了一种轻便、拆装灵活、适用性广的机车轮对救援车，极大提高了此类故障的处理速度与效率，改善了劳动强度，节约了成本。处理故障时，由救援队在现场使用该装置作为代用轮对，基本恢复故障机车的走行功能，使其能撤离正线，保证运营线路的通畅。该机车救援车采用模块化的结构设计，使得拆装更为迅速；进而应用CAE技术进行了深入的优化设计，极大满足了故障处理的需求。其主要研究内容如下：(1)根据系统化设计的方法与原理，结合机车设备界限与铁路行业规范，完成了该机车救援车的初步设计方案。设计方案兼顾考虑了通用性、可靠性、稳定性的设

3、计要求。其中创新地采用了三棱偏心块组件，使得在支撑距不变的前提下，能通过三棱偏心块的9种不同组合方式来满足内燃、电力机车轮径990—1250m的要求。(2)采用Pro／E完成了对初步设计方案的虚拟化设计，建立了机车救援车的三维模型。其中针对救援车侧架梁进行了着重的分析与处理，进行了参数化模型建立。然后利用Pro／E与CAE软件的数据交互接口技术，将模型导入ANSYS，并最终建立了静力学分析模型。这为初步设计方案的可行性提供了很好的理论支持，并为侧架梁的轻量化深入研究打下了非常好的基础。(3)侧架梁的轻量化是整个台车轻量化设计的关键问题。本文在其材料一定的前提下，运用

4、轻量化设计的原理方法，对侧架梁进行轻量化处理，并取得了不错的效果。首先改善其截面结构形式，选用热轧不等边角钢，然后以ISIGHT软件为平台，集成Pro／E和ANSYS对其结构尺寸进行优化；通过比较得到侧架梁最终优化设计方案。该方案在满足承载和强度要求的前提下，较原初步设计方案减轻重量达30．28％。关键词：铁路救援，机车救援车，CAE设计，轻量化，ISIGHT，集成优化第1I页武汉科技大学硕士学位论文AbstractRailwayisallimportantinfrastructureinourcountry,andit’Sthetransportationarte

5、ryforournationaleconomy．Accompaniedwithcarryingoutofnationalrailwayspeed-raisingstrategyandthevigorousdevelopmentofhigh-speedrailway,thecapabilityandmanagementlevelofrailwaytransportationhasgreatlyimproved．Butcomparedtothefurtherneedofthenationaleconomy,gapsarestillexist．Thehighspeedan

6、dthebackwardtechnologyleadtovehicle’saccidentsandfailureshappeneasily,whichwouldmaketransportationinterruptandwoulddiffusetothenetworksoonanddisturbthenormaltransportationorder,evengiveabadimpactonthesocialproductionandrailwaytransportation．Therunningpartisaveryimportantcomponent．Aimed

7、tosolvethecommonproblemsofrunningpart，thispaperdevelopsonetypeofequipmentnamedLocomotiveRescuerVehicle．It’Slight，flexibleandwidelysuitable,andwouldgreatlyimprovetheefficiencyofaccidenttreatment；italsocouldmakethelaborintensitybeaerandcutthetreatcost．WhentheLocomotiveRescuerVehicleisu