高铁轮盘螺栓连接预紧力及拧紧工艺研究.pdf

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1、硕士学位论文高铁轮盘螺栓连接预紧力及拧紧工艺研究RESEARCHONPRELOADANDTIGHTENINGTECHNOLOGYOFBOLTCONNECTIONINHIGH-SPEEDRAIL赵晟杰哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TP305学校代码：10213国际图书分类号：625.1/.5密级：公开工学硕士学位论文高铁轮盘螺栓连接预紧力及拧紧工艺研究硕士研究生：赵晟杰导师：曲秀全副教授申请学位：全日制工学硕士学科：机械设计及理论所在单位：机电工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP305U.D.C:625.1/.5

2、DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONPRELOADANDTIGHTENINGTECHNOLOGYOFBOLTCONNECTIONINHIGH-SPEEDRAILCandidate：ZhaoShengjieSupervisor：Asso.Prof.QuXiuquanAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechanicaldesignandtheoryAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateo

3、fDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要高铁轮盘是保证列车运行的重要部件，由车轮和制动盘组成。制动盘采用螺栓连接的方式固定在辐板上，是高铁制动的阻力来源。轮盘连接螺栓工作状况十分复杂，需要承受自重、温度载荷以及高速旋转带来的动载冲击，一旦螺栓失效将会导致列车制动异常，后果不堪设想。螺栓预紧力要求与紧固技术无法通用，每种车型及轮盘都需要特定的方案。当前高铁采用进口螺栓并购买拧紧工艺，自主生产的新型车及螺栓尚需开发紧固技术。本文对高铁轮盘螺栓连接的紧固理论进行研究，通过对

4、轮盘装配要求、螺栓强度及其在工作时所承受的温度冲击和振动载荷进行分析，探究螺栓能够正常工作的预紧力范围。文中针对螺栓的拧紧过程进行受力分析，得到拧紧扭矩的影响因素，建立了拧紧扭矩与预紧力的关系，与拧紧结果数据相结合，得到工程可用的数学模型。根据轮盘结构特点，理论上分析了温度载荷对轮盘螺栓的影响。此外，本文建立了轮盘连接件有限元模型，考虑制动过程温度瞬态变化，通过热固耦合分析得到温度载荷对预紧力的影响。根据车轨结构建立了车轨系统的动力学模型，结合轨道路面不平度，进行谐响应分析和随机振动分析。综合所有条件得到合理的预紧力范围，分析拧紧过程中摩擦系数及拧紧方法的影响，并根据预紧力、扭矩、角

5、度之间的关系制定拧紧工艺。关键词：高铁轮盘、螺栓连接、预紧力、有限元、热分析、振动分析、拧紧工艺。-I-AbstractAbstractThewheelsofthehigh-speedtrainaretheimportantcomponentsforensuringtherunningofthetrain.Theyconsistofwheelsandbrakediscs.Brakediscsareboltedtothespokesandarethesourceofhigh-speedrailbraking.Theworkingconditionsoftheconnectingbolt

6、sareverycomplicated,anditneedstowithstandthecentrifugalforcecausedbyitsownweightandhigh-speedrotation,aswellastheimpactcausedbytemperatureandvibration.Oncetheboltfails,thetrainbrakewillbeabnormal,resultingindisastrousconsequences.Boltpre-tighteningforcerequirementsandfasteningtechnologycannotbe

7、useduniversally,andeachtypeofwheelneedsspecificsolutions.High-speedrailadoptsimportedboltsandtighteningtechnologyatpresent.Newly-producedvehiclesstillneedtodevelopfasteningtechnology.Thispaperexpoundstheprincipleofhighironwheelbol