车轮踏面绘制教程
高速列车车轮踏面外形优化设计
文章编号 ： ２ ３３４ ２ １ ） ５０ １ －６ ０ ５ ．７ Ｘ（０ １ ０ －７ ００
ห้องสมุดไป่ตู้
Ｄ Ｉ１ ．９ ９ ｊｉ ｎ０ ５ －７ ｘ ２ １ ．５ ０ ５ Ｏ ：０３ ６ ／． ｓ ．２ ３３４ ．０ １０ ． １ ｓ
高 速 列 车 车轮 踏 面 外 形 优化 设 计
钟晓波 ， 沈 钢
第３ ９卷第 ５ 期 ２１ ０ １年 ５月
同 济 大 学 学 报（ 然 科 学 版 ） 自
Ｊ Ｕ Ｎ ＬＯ Ｏ Ｇ Ｉ Ｎ Ｖ Ｒ Ｉ Ｙ Ｎ Ｔ Ｒ Ｌ Ｓ ＩＮ Ｅ Ｏ Ｒ Ａ ＦＴ Ｎ Ｊ Ｕ Ｉ Ｅ ＳＴ （ Ａ Ｕ Ａ ＣＥ Ｃ ）
ＶＯ ． ９ Ｎｏ． １３ ５ Ｍａ ｙ．２ １ ０１
（ 同济大学 铁道与城市轨道交通研究院 ， 上海 ２ １０ ） ０ ８ ４
摘要 ：为了对高速轮对 踏面外 形进行 优化 改进 ， 出了一 种 提 基于轮径差相对 于 轮对横 移量 的 函数 为设计 目标 来反 推 铁
右滚动 圆半 径差 ， 简记 为 一 △ 曲线 ） 针对 给定 车 ． 轮 、 轨外 形 、 钢 轮距 、 轨和 轨底 坡 ， 定 接 触几 何 特 轮 确
中图分类号 ：Ｕ ２ ６ ４ ６ ．
题——即根据几何接触特性 和钢轨外形来设计车轮 踏面外形 ， 却一直没有得到很好的解决 ． 早期 的车轮
踏 面外形 设 计 主要依 靠设 计 人员 的经验 和反 复 试 验 不佳． 近年 来 ， 种 优化设 计 的方 法 被 用 来设 计 车 轮 各
文献标识码 ：Ａ 进 行设计 ． 这种 反复试 验 的方 法 花 费 时 间多 ， 效 果 且
Ｏ ｔｍｉａｉｎ ｆ ｒＨｉｈ ｓ ｅ ｄＷｈ ｅ ｒ ｆｌｓ ｐ ｉ ｚ ｔｏ ｏ ｇ ・ｐ ｅ ｅ ｌ ｏ ｅ Ｐ ｉ
3ds Max汽车轮胎建模教程[多图]
![3ds Max汽车轮胎建模教程[多图]](https://img.taocdn.com/s3/m/1bf61607f78a6529647d531c.png)
成效图：检查原图（大图）第一步最先在前视图创立一个tous圆环物体，调整其坐标X Y轴为0。
（图01）检查原图（大图）图01第二步将其转换为可编辑多边形，进入点级别选中一半一切的点并将其删除。
（图02）检查原图（大图）图02第三步进入面级别，选中中间的两个环形的面，然后按Ctrl+I键举行反向挑选操作，并将它们所有删除。
（图03）检查原图（大图）图03第四步进入点级别将内环的点选中并删除，然后调理成轮胎的截面外形。
成效如图一。
然后用CUT命令对面举行切割，（这里看自己想要的轮胎花纹了，能够随意切分）成效如图二所示。
（图04）检查原图（大图）图04第五步进入面级别，选中须要凸出的面，然后执行Exturde命令，向上挤出！数值自己觉得适宜就行。
（图05、06）检查原图（大图）图05检查原图（大图）图06第六步进入点级别，调理挤出的点。
如图所示。
然后再选中两侧的面举行删除，由于回头要焊接这些点，所以这两个面是多余的。
（图07）检查原图（大图）图07第七步选中多边形，翻开角度锁定并举行旋转复制，旋转角度为5，数目为35（由于我们配置的分段数为72，选中的是两个环形面，那么72/2就是36，所以我们复制35个再加上原多边形，就是36个）。
（图08）检查原图（大图）图08第八步选中其中的一个多边形物体，翻开Attach附加按钮，选中所有的多边形物体举行附加操作。
然后进入点级别，框选一切的顶点，举行焊接操作（焊接不上的话能够适当的调理数值举行焊接）。
（图09、10）图09检查原图（大图）图10第九步选中中间圆环一切的面并删除（仍旧为现在焊接点打根本）。
然后为多边形添加一个对称命令，并执行塌陷到多边形操作（留意：不是转换为多边形）。
（图11、12）检查原图（大图）图11检查原图（大图）图12第十步进入多边形的元素级别，选中一半的环形并举行旋转操作，目标是让凹槽错开位置。
完成现在就框选中间所有的顶点举行焊接操作。
机车车轮踏面
机车车轮踏面机车车轮踏面（locomotive wheel tread）车轮与钢轨的接触部分。
简称踏面。
踏面与钢轨内侧接触的凸出部分称为轮缘，轮缘的作用是防止车轮脱轨，车轮通过曲线时，轮缘与外轨内侧面接触，引导机车在曲线上运行。
踏面外形对机车的运行性能有很大的影响，设计必须合理。
踏面必须具有斜度，图1为中国机车锥形踏面的外形。
左右两轮装在车轴上成为轮对，两轮缘内侧距离为1353mm，在轮对组装时必须严格检查该尺寸，此距离决定了轮缘与钢轨的间隙。
图1 中国机车锥形踏面机车锥形路面的特点是：①轮缘的厚度为33mm，高度为28mm，轮缘外侧与水平面成65°角，称为轮缘角，保证安全通过曲线。
②踏面有1:20及1:10两段斜面，在外侧有5×45°倒角。
③轮缘内侧面有R16的圆弧，以便引导车辆顺利通过护轨。
轮对在曲线上运行时，外轮沿外轨所走距离大于内轮沿内轨所走距离。
由于内外轮固装在同一车轴上，如果两轮的踏面为圆柱形，则势必引起内外轮的滑行。
实际踏面具有斜度，当轮对在曲线上运行时，由于轮缘与钢轨之间有间隙，随着轮对向外偏移，外轮与外轨接触的直径大于内轮与内轨接触的直径，与外轨和内轨的不同长度相匹配，就能显著减少车轮的滑行。
因为踏面具有斜度，轮对在直道上运行时因轨道横向不平顺等原因，轮对偏离中央位置时，两轮以不同的半径滚动，形成轮对的蛇行运动，轮对向中央位置复原，在轮对蛇行运动的过程中自动对中。
这种特性能防止在直道上轮缘与钢轨接触而形成轮缘偏磨。
但是随着机车速度的提高，轮对的蛇行运动会引起机车横向振动加剧，使机车运行品质恶化。
踏面斜度愈大，蛇行运动愈剧烈，因此要合理控制踏面斜度。
斜度为1:20的一段踏面经常与轨面接触，磨耗后使踏面呈凹陷，轮对在进入道岔或小半径曲线时可能发生剧烈跳动。
为了避免这种现象，在1:20斜度的外侧有一段1:10的斜坡，这一段仅在小半径曲线上才与轨面接触。
锥形踏面与钢轨的接触宽度较窄，接触部分磨耗后踏面呈凹形。
铁道车辆车轮踏面优化设计
铁道车辆车轮踏面优化设计铁道车辆车轮踏面优化设计摘要尽管现代铁道车辆及其走行部的设计，足以引入主动轮轨控制系统，但一些铁路和有轨电车公司仍然在使用大量的旧车。
轮对动力学行为，特别是轮轨外型的的设计决定了车辆的动力学行为，安全性，和维护费用。
本文提供一种基于给定轮轨接触几何特性的踏面外型的设计方法。
轮轨最优化得设计要求包括：车辆运行平稳性，设计花费，轮轨的低磨耗。
优化过程中踏面外型不断变化。
新的踏面外型的获得是基于给定目标滚动圆半径差函数和钢轨外型。
RRD曲线通过实测新的或者磨耗后的踏面和钢轨获得。
最后用ADAMS软件包，将得到的踏面外型用在动力学仿真中，验证磨耗和安全性是否达到要求。
设计程序将用于有轨电车踏面外型的设计。
数值结果将在下面呈现和讨论。
1.概述过去几十年间，铁路车辆和走行部的设计取得了巨大的进步。
近几年，摆式车，高速车，自导向轮对和一些其他先进措施被用在铁路上。
尽管取得了如此的进步，轮对结构并没有变化。
不匹配的轮轨关系将很容易损坏这种技术进步。
另外，一些旧车仍然状态良好不需替换。
这些旧车由于没有高技术设备改进性能，因而尤其需要合适的轮轨匹配关系。
踏面设计是个古老的问题因而有很多种方法来满足轮轨匹配关系。
在处理封闭式轨道系统时，即只有一种车在轨道上运行，没有其他种类车辆的影响，能够找到最佳的轮轨匹配关系。
比如重载和有轨电车就属于这种系统。
本文考虑的就是这种系统，也就是为在海牙运行的有轨电车线路设计一种新的踏面外型。
通过对轮轨接触几何特性的研究，就可以判断轮对的动力学行为，最终去判断车体的动力学参数。
因为轮对代表了钢轨到车体的一个激励源。
轮轨几何形状决定着车辆的横向动力学。
当轮对沿钢轨运动时，轮轴中心做正弦运动。
滚动圆半径，接触角和侧滚角随轮对相对钢轨的横移量而变化。
这些几何约束变量和轮对横向位移之间的功能相关性，受钢轨和轮对的截面形状。
轮轨接触的一个重要的特性就是接触点处的滚动圆半径，左轮和右轮的滚动圆半径是不同的。
轮对踏面加修岗位作业指导书
作业指导书轮对踏面加修目次一、工位介绍 (1)二、本工位作业流程 (2)1.开工准备 (3)2.核对信息 (3)3.踏面加修 (5)4.质量检查 (7)5.完工整理 (10)四、工装设备、检测器具及材料 (11)一、工位介绍1. 作业地点：车轮车间轮轴新组装及四级修轮对加工工艺线。
2. 适用范围：适用于铁路客车RD3、RD3A、RD3A1、RD4、RD4A型良好轮对踏面加修作业。
3. 上道工序：轮对组装工位。
4. 下道工序：轮对压装质量检查工位。
5. 人员素质要求：5.1 职名：轮轴车工5.2专业技术资格：初级工及以上5.3 上岗资格：须经教育科培训考试合格、持有上岗证方可进行本岗位工作。
6. 作业要点：6.1 检查《轮对卡片》（车统-51K1）信息与实物轮轴相符，各项内容填写齐全完整。
6.2核对轮轴卡片，检查轮对外观状态。
6.3全面测量车轮各部尺寸，确定加工量。
6.4戴上轴颈防护套，启动设备进行车轮踏面加工6.5对加工质量进行检查测量，并填写记录二、本工位作业流程三、作业程序及标准1.开工准备1.1穿戴劳保用品。
每班开工前更换统一发放的工作服，着装整齐、整洁，工作帽帽檐应朝正前方，留长发者应将头发盘于帽内。
1.2接收工作任务。
每班开工前，参加班组点名会，由班组工长组织各岗位人员点名，传达上级各项要求，安排布置当日工作及生产任务。
1.3检查计量器具。
检查LM型踏面检测样板、粗糙度对比样板、轮径尺、轮对内距尺、第四种检测器齐全，技术状态良好，鉴定不过期，。
1.4设备点检。
按《设备操作规程》对车床进行检点、润滑，并启动设备电源，让机床空转5分钟试运转，确认性能良好无故障后填写好设备点检记录。
2.核对信息2.1 使用《轮对卡片》（车统-51K1）与实物轮对轴端信息进行核对须一致，。
2.1.1 根据《轮对卡片》（车统-51K1）记录故障信息，核对车轮轮辋内侧面涂打的“‖”旋面标记。
2.2 检查轮对顶针孔状态。
轿车车轮运动轨迹包络面计算方法和cad系统
轿车车轮运动轨迹包络面计算方法和cad系统轿车车轮运动轨迹包络面计算方法和 CAD 系统可以根据不同的需求和技术水平采用不同的算法和软件。
以下是一些可能的方法和技术:
1. 有限元分析 (FEA)。
有限元分析是一种计算力学方法，可用于模拟和分析复杂结构的力学行为。
通过将车轮结构离散成许多小部分，并对每个小部分进行求解，可以计算出车轮各个部分的应力和应变情况，进而得出车轮运动轨迹包络面的形状和大小。
2. 物理仿真。
物理仿真是一种基于物理原理的模拟方法，可用于模拟和分析物体的运动和行为。
通过建立车轮运动的物理模型，并使用仿真软件进行模拟，可以计算出车轮运动轨迹包络面的形状和大小。
3. 计算机辅助设计 (CAD) 系统。
CAD 系统是一种用于设计和制造数字产品的软件系统。
通过使用 CAD 系统，可以画出车轮的二维或三维图形，并使用软件进行建模和计算，得出车轮运动轨迹包络面的形状和大小。
轿车车轮运动轨迹包络面计算方法和 CAD 系统的选择取决于实际需求和技术能力。
一般来说，基于物理仿真和计算机辅助设计的算
法和 CAD 系统更加高级和复杂，但也可以提供更精确的计算结果。
LMA踏面作图法
附 录 Ａ （ 资料性附录）
轮 绝 助 面 外 形 作 圈方 法
Ａ １ 各甚准线、 ． 回心作圈方 符号标识见图Ａ １ 法（ ．， 符号代表的数 值见 所作外形图样） Ａ １， 以 （ ， Ｙ为坐 ．． Ｄ Ｏ Ｘ 标轴， Ｘ轴为踏面基线。 Ａ １２ 以 Ｏ为圆 Ｒ 为半 ．． 心，６ 径作弧 ａ｝ ｘ Ｌ 的直 ａ， 二 ３ 线于 。 点。 交 。 Ａ １３ 以 。 点为圆心．６ Ｒ 为半径作弧 ｂ＇ ．． 。 Ｒ一 Ｓ ｂ， 交位于 Ｙ轴 左侧ｘ 场 的 二 直线于 Ｏ 点。 ， Ａ １ 以 Ｏ 点为圆心， Ｓ Ｒ 为 ．． ４ ， Ｒ 一 ； 半径作弧 “ 。 ’ Ａ １ 取 Ｇ点（ ７十 ＩＨ ）以Ｇ为圆 Ｒ 为半径作 ｄ ＂ ｄ与ｃ交于０ 点。 ． ． ６ 一０ Ｂ ， ， Ｉ 心，。 弧 ｄ ’ ｃ ， ， ｄ ４ Ａ １ 以 。 点为圆 Ｒ 为半径作弧ｆ 。 ．． ６ ； 心，； ｒ 作与 ｆ 相切并与 Ｘ轴成 １ ０ ｆ １ 角的直线 ｇ’ ０ ￥ｏ Ａ １ 以 ０ 点为圆心， ６ Ｒ 为 ．． ７ ６ Ｒ ＋ ， 半径作弧 ， ‘ ｘ Ｌ 的直线于 ０ 点。Ｌ Ａ 二， ＝ ； 交 ７ Ｍ 和引飞 型无 ０ ７
ｅ 图中 Ｃ点为轮缘顶点 ． ） Ｇ点为轮缘厚度测量点。
７ 卫理 ４ ８ ２０ ４－ ０ ３
圈Ａ． 轮级助面外形示宜圈 １
７ ４
ｂ 作 率 １ 直 段 Ｍ与 Ｏ 相 为一 ：的 线 Ｋ 圆 ： 切； ） 斜 ｐ
ｃ ｍ ｘ 的 ） ＭＮ为５ ５ ｍ 二 倒角，Ｍ 的长度由 Ｋ 轮辆厚度确定； ｄ 剪切各圆 及直线， ） 得外形轮廓， 交） Ａ Ｂ ＣＤ， ， ， Ｉ ， Ｍ， ； 切（ 点为 ， ， ， Ｅ Ｆ Ｈ，， Ｋ， Ｎ Ｊ
车轮踏面并行反求设计方法
Parallel Inverse Design Method of Wheel Profile
XUE Biyi 1 CUI Dabin 2 LI Li 3 DU Xing 1 WEN Zefeng 1 JIN Xuesong 1
(1. Traction Power State Key Laboratory, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031; 2. Department of Mechanical Engineering, Emei Campus of Southwest Jiaotong University, Emei 614202; 3. School of Mechanical Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031)
AE 2 L AC 2b BE Z rb Z ra
(1) (2) (3)
BC rl rr R( y )
在直角三角形 ACB 中
AC AB 2 BC 2 AE 2 BE 2 BC 2
(4)
(5)
由△ ACD △ BED 可得
CD
AC AE BE AC 2 BC BE 2 AC 2
(6)
侧滚角的解析表达式为
1
1.1
计算模型
模型的建立 铁道车辆轮轨之间存在动态相互接触关系，如
arctan
CD AE BE AC BC arctan AC BE 2 AC 2
(7)
根据式(1)～(7)可以建立轮轨接触点坐标、 滚动 圆间距离、轮径差及侧滚角之间的关系。铁道车辆 的动力学性能，包括直线运行稳定性、平稳性及曲 线通过性能，与轮轨接触几何关系存在密切联系。 工程上一般将等效锥度作为间接的动力学性能指 标，等效锥度与轮径差存在 R 2y
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1，新建图形文件
打开AutoCAD软件，【新建】打开选择样板对话框，选择A3.dwt（自己创建的图形样板文件）样板【打开】
2，在图框的外部区域以1:1的比例开始绘制图形
3，切换图层到中心线层，使用直线命令绘制一条水平和一条垂直的辅助线
4，以交点O为圆心500为半径画圆；使用偏移命令将OY向右偏移32；拖动右侧直线的控制点（如图3，便于与OY直线区分）右侧直线与圆的交点即为O6点。
使用【打断】命令去掉圆的多余部分（如图4）
5，以O6点为圆心400为半径作圆；使用偏移命令将OY向右偏移1.25；拖动右侧直线的控制点（如图3，便于与OY直线区分）右侧直线与圆的交点即为O5点。
使用【打断】命令去掉圆的多余部分（如图4）
6，以O5为圆心86位半径作圆；
7，使用偏移命令将OY向左偏移38，将OX向上偏移12，二者相交于G点，拖动二者的控制点，如图
8，以G点为圆心14为半径作圆，得到O4点；
9，以O4点为圆心14为半径作圆；过O4点做一条长度为14且与X轴正方向成200度的直线aa；切换到粗实线图层，使用直线命令在任意位置位置一条100长与X轴正方向成-70度的直线；使用移动命令将直线移动到如图位置，移动时几点选择直线的中点，移动到直线aa左端点处得到直线gg’。
10，切换图层到中心线层，以O6为圆心720为半径作圆；使用偏移命令将OY向右偏移15，拖动直线控制点如图；圆与直线交于O7点。
11，使用【打断】命令将图中多余部分去掉。
12，使用偏移命令将OX向左偏移70，选中该直线将其切换到粗实线图层。
13，使用偏移命令将OX向上偏移15，将OY向左偏移54，二者交于O2；拖动控制点缩短直线。
13，以O2为圆心12为半径作圆；
14，使用【相切、相切、半径】圆命令24位半径作圆与左侧直线和圆O2相切。
15，使用【相切、相切、半径】圆命令18位半径作圆与直线g g’和圆O2相切。
16,使用【修剪】命令剪掉多余线段；然后使用【删除】命令删除多余线段；
17，以O4点为圆心，14为半径作圆，以O5点为圆心100为半径作圆，以O6为圆心500为半径作圆，以O7为圆心220为半径作圆。
18，使用偏移命令将最左侧直线向右偏移135，
19，过偏移直线与OX的交点座一条直线与X轴正方向成-97.125度的直线；使用直线命令绘制直线与圆O7相切（打开临时捕捉，捕捉切点）且与97.125度的直线垂直。
20，使用延伸命令将直线延伸到右侧垂直的线。
21，修剪多余线段
22，使用倒角命令绘制右侧倒角，然后删除多余辅助线。