SS9型机车轴箱拉杆横向刚度及其橡胶件强度有限元分析
轴箱体强度分析中的拉杆模拟
有 限元 强 度分 析 中 引入 轴 箱 拉 杆 的必 要 性 和 合 理 实 现 拉杆模 拟 的方法 。 １ 轴 箱体 受 力与拉 杆 结构分 析 轴 箱装 置按 定位 方式 ， 可分 为拉 板 式 、 拉杆 式 、 转 臂
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步步 提升 ， 轴 箱装 置在 服役 过程 中 面临 越来 越 复 杂 的载
第３ ３卷 第 ３ 期 ２ ０ １ ３ 年 ６ 月
铁 道 机 车 车 辆
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轴箱 装 置是 机车 车辆 走行 部重 要 组成 部 分 之一 ， 用
轴 箱 体 强度 分 析 中的拉 杆模 拟
轴箱体强度分析中的拉杆模拟
轴箱体强度分析中的拉杆模拟杨冰;肖守讷;高震天;朱涛【期刊名称】《铁道机车车辆》【年(卷),期】2013(033)003【摘要】为使轴箱体静强度与疲劳强度的有限元校核与分析结果更为合理可信,在建立计算模型时对轴箱拉杆进行了模拟.由于缺乏使用ANSYS超弹性单元必须的橡胶应力-应变试验数据,基于给定拉杆横向、纵向刚度和外载条件下的拉杆理论变形量,通过调整用于模拟橡胶垫和橡胶关节实体单元的材料泊松比与弹性模量,使相同外载下的计算变形量逐渐趋于理论值,实现了对拉杆的模拟.依照推演的EN 13749标准,完成了对出口某国机车轴箱体的强度校核,其静强度与疲劳强度均能满足标准要求.对比简化拉杆连接的模型计算结果,可以看出合理的轴箱拉杆模拟,能使分析结果更为可信,尤其是在轴箱体拉杆安装座部位,避免了因过度简化可能导致的局部应力分布奇异,从而影响对真正应力较大部位和结构危险点的判断.【总页数】5页(P1-4,47)【作者】杨冰;肖守讷;高震天;朱涛【作者单位】西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都610031;中国北车集团大连机车车辆有限公司技术中心开发部,辽宁大连116022;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都610031【正文语种】中文【中图分类】U260.2【相关文献】1.高速列车轴箱体强度分析及结构优化 [J], 张涛;李超;薛海2.SS7抱轴箱体的结构强度分析 [J], 郭同生;杨俊杰3.高速列车轴箱体强度分析及结构优化 [J], 张涛;李超;薛海;4.高速动车组轴箱体强度分析 [J], 贾璐;宋烨;戴焕云5.EN13749标准在机车轴箱体强度分析中的推演应用 [J], 肖守讷;杨冰;曲天威;朱涛因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
SS9型机车轴箱拉杆横向刚度及其橡胶件强度有限元分析
０ 引言
ＳＳ９ 型机车自投入我国铁路第五次大提速运用以来， 曾出现机车横向晃动大， 三、四位轴箱止挡碰磨， 三、四位 轴箱拉杆早期失效等故障现象。后来对轴箱拉杆横向刚 度进行了检测， 结果发现其实际横向刚度仅为设计值的 １／４。经进一步的调查发现， 设计之初没有很好的轴箱拉 杆横向刚度计算方法以及强度校核方法是导致此问题的 根 源 。所 以 寻 找 一 种 经 济 实 用 的 轴 箱 拉 杆 刚 度 、强 度 计 算 方法是十分必要的。
表 １ 拉杆横向刚度及橡胶件强度计算工况
横向力 纵向力 垂向力 横向位移 垂向位移
／ｋＮ ／ｋＮ ／ｋＮ ／ｍｍ
／ｍｍ
工况 １（ 持续牵引工况）
２２．５ １９．７
２
—
—
工况 ２（ 纵向 ３ｇ 冲击工况） — １１１．２４５ —
—
—
工况 ３（ 横向最大位移工况） — —
—
１０
—
工况 ４（ 垂向最大位移工况） — —
３．１９ 橡胶套与芯轴
２．０２ 橡胶与钢板结
结合面的边缘处
合的内边缘处
３．８２
同上
０．２７８
同上
５．１１
同上
５．５
同上
１．２３
同上
１．０１
同上
图 ５ 工况 １ 橡胶垫应力云图 图 ６ 工况 １ 橡胶套应力云图
５ 横向刚度计算结果及其与试验结果的对比
由于我们计算的是两轴箱拉杆的综合横向刚度， 同 时为了平衡轴箱体本身变形对计算结果的影响， 我们在 计算刚度时轴箱横向位移取轴箱体中心区域的平均位 移。由图 ４ 可计算出轴箱中心平均横向位移为 ５．０５５ ｍｍ， 从而一对轴箱拉杆的综合横向刚度为 ４．４５１ ｋＮ／ｍｍ。
(机械车辆工程专业论文)机车车辆中常用橡胶件的有限元分析
２．论述了非线性橡胶材料的混合有限单元法，以及ＡＢＡＱＵＳ软 件的非线性有限元法，详细比较了ＡＢＡＱＵＳ软件Ｓｔａｎｄａｒｄ和Ｅｘｐｌｉｃｉｔ 两个求解器。橡胶的静态有限元分析，可以采用Ｓｔａｎｄａｒｄ求解器， 但是橡胶的动态有限元分析以及复杂的接触分析，则采用Ｅｘｐｌｉｃｉｔ 求解器。
通过对机车车辆系统的分析较准确地得到产品在系统运行过程中的主要承受的载西南交通大学硕士研究生学位论文荷形式和载荷大小再运用有限元法建立与实际相符合的产品数值模型就可以准确计算出橡胶零件的应力或应变集中区域预测产品疲劳破坏的位置从而找出产品最薄弱环节为产品的结构优化提高疲劳性能奠定基础
西南交通大学 硕士学位论文 机车车辆中常用橡胶件的有限元分析 姓名：左亮 申请学位级别：硕士 专业：车辆工程 指导教师：肖绯雄
但是，由于橡胶材料的双重非线性和体积不可压缩性，使得橡 胶材料力学问题的理论计算十分困难，随着计算机的迅速发展和有 限单元法计算技术的发展，使得数值计算方法解决橡胶材料的力学 问题变得可能。
在橡胶制品的设计过程中，应用有限元仿真技术进行静、动态 性能的预测分析和设计改进，进而实现橡胶制品的优化设计，可以 有效提高橡胶件的设计质量，缩短产品开发周期，降低试制和实验 的消耗。本文在总结前人的橡胶制品有限元分析的基础上，应用有 限元仿真技术对机车车辆中常用的橡胶件进行有限元分析。本文的 主要研究内容大致可以归为以下几个方面：
ｔｈｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｍｏｄｅｌｌｉｎｇｓ；ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｔｈｅ ｒｕｂｂｅｒ ｅｌａｓｔｉｃ ｅｌｅｍｅｎｔ’Ｓ
转向架轴箱橡胶节点疲劳寿命的有限元分析
转向架轴箱橡胶节点疲劳寿命的有限元分析转向架轴箱是汽车的重要组成部分，其中橡胶节点是重要的结构部件，其受力性能决定了转向架轴箱的性能指标。
然而，橡胶节点在受力运行过程中，它的疲劳寿命的问题一直是很难预测的。
因此，研究并预测橡胶节点疲劳寿命变得非常重要。
有限元分析是一种用来模拟复杂物理系统行为的有效工具。
基于有限元分析，已经开展了很多研究，以研究转向架轴箱橡胶节点的疲劳寿命,中包括建立模型、模拟受力情况、求解应力分布和计算疲劳寿命。
有限元分析可以有效预测橡胶节点的疲劳寿命，而不需要耗费大量时间和金钱。
有限元分析通常需要模拟计算时所用的转向架轴箱模型。
模型的建立需要考虑转向架轴箱的各个物理参数，如材料性能、尺寸尺度、几何形状、受力环境等，并进行合理的参数选择。
在仿真计算中，可以采用物理模型、物性模型及力学模型来模拟受力情况，有效地分析受力情况对转向架轴箱橡胶节点的影响，探究结构参数对应力分布及疲劳寿命的影响。
根据有限元分析，可以计算出橡胶节点的应力分布。
该应力分布可以根据给定的设计规范，以及正常工况下的可接受应力值，确定橡胶节点的最大可接受应力和最大应力比率。
考虑到结构参数的不同，根据材料的综合性能，可以推算出橡胶节点的疲劳寿命。
有限元分析可以有效的预测转向架轴箱橡胶节点的疲劳寿命，除了可以提高结构部件的可靠性外，还可以为汽车制造商提供产品设计指导。
而且，该方法在实践中也能够起到节约时间和金钱的作用，因为它可以模拟大量的试验情况，较少的实验也可以获得可靠的结果。
因此，有限元分析可以有效地预测转向架轴箱橡胶节点的疲劳寿命，以实现更便捷、更可靠的分析。
今后，有限元分析将会有更广泛的应用，进一步开发和优化结构设计和性能测试，从而改善汽车性能和安全性。
摩托车车架强度的有限元分析
摩托车车架强度的有限元分析
李功峰
【期刊名称】《汽车零部件》
【年(卷),期】2011(000)005
【摘要】应用有限元软件ANSYS对所设计的摩托车车架强度进行了分析.对车架结构做了静态的应力分析,指出了车架结构的薄弱环节,说明改进途径.通过模态分析,研究了车架的固有振型.结果表明,应用ANSYS可以较准确地分析摩托车车架上各点的应力分布情况,为改进摩托车车架受力状况和结构优化设计提供理论依据.【总页数】3页(P72-74)
【作者】李功峰
【作者单位】武汉理工大学汽车工程学院,湖北武汉,430070
【正文语种】中文
【相关文献】
1.LX200摩托车车架有限元分析及强度评价 [J], 邹喜红;毛星子;稅宁;石晓辉
2.LH250摩托车车架刚度及强度的有限元分析 [J], 余柳平;袁守利;阮杰;颜伏伍
3.摩托车车架强度的有限元分析 [J], 惠记庄;邹亚科
4.正三轮摩托车车架强度有限元分析 [J], 李喜全;孙于胤;周玉军
5.试析基于有限元分析的摩托车车架优化设计 [J], 康仕彬
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某轻轨轴箱体强度计算
某轻轨轴箱体强度计算发布时间：2022-03-17T08:32:28.606Z 来源：《科学与技术》2021年30期作者：胡意[导读] 随着我国高速铁路的快速发展,高速列车的安全性和舒适性变得越发胡意（中车株洲电力机车有限公司，湖南株洲 412001）摘要：随着我国高速铁路的快速发展,高速列车的安全性和舒适性变得越发重要,铁路车辆的强度问题也逐渐成为了人们关注的焦点问题之一。
本文以某轻轨转向架部件轴箱体为例，以EN13749标准为指导，合理确定轴箱体强度计算的载荷条件和工况组合，配合利用ANSYS Workbench软件对轴箱体进行静强度和疲劳强度分析。
关键词：轴箱体；强度计算；EN13749标准 0 引言：轴箱是连接轮对与构架的部件，起着承上启下的关键作用，负责传递牵引力、制动力、横向力和垂向力。
伴随铁路高速、重载时代的到来，轴箱在车辆运行过程中承受的载荷条件变得尤为复杂苛刻，由此导致的轴箱组成部件失效将严重影响行车安全，直接威胁铁路运输安全，并造成巨大损失。
可见，开展针对轴箱的静强度与疲劳强度校核分析对保障铁路客货运安全具有重要意义。
轴箱体以间隙配合的方式套在轴承外，通过螺栓连接安装内、外端盖，同时还设有一系簧座，根据需要还可设置轴箱拉杆安装座、垂向止挡凸台等。
由于缺乏直接标准，目前国内针对轴箱体强度校核的常用做法是，借鉴转向架构架强度试验相关标准，将其推广应用于轴箱体，完成其强度计算与校核。
1 轻轨轴箱体有限元模型用ansys软件进行模拟计算，轴箱体采用四面体单元进行网格划分，有限元模型含187708个实体单元，307174个节点。
轴箱体有限元模型如图1所示。
轴箱体传递轮对与构架间各个方向的载荷。
在计算中，在一系簧安装座上施加三个方向的弹性约束，在轴承安装孔内施加纵向载荷、垂向载荷，在轴箱体侧面施加横向载荷，在扫石器支架安装端面施加扫石器支架的重力作用力。
2 强度计算输入数据强度计算输入数据主要包括簧下质量（不包括轴箱体）、转向架质量、轴重（动车）、单轴箱最大牵引力、一系簧刚度、轴箱附属装置质量。
SS9G型轻大修电力机车转向架悬挂参数改进设计
SS9G型轻大修电力机车转向架悬挂参数改进设计米慧然【摘要】文中以SS9G型电力机车轻大修后的横向晃动问题为研究内容,根据机车动力学计算结果,对SS9G型轻大修机车转向架进行悬挂参数的优化设计,改善机车动力学性能.【期刊名称】《科技创新与生产力》【年(卷),期】2014(000)011【总页数】3页(P66-68)【关键词】SS9G型电力机车;转向架;悬挂参数;优化设计【作者】米慧然【作者单位】太原轨道交通装备有限责任公司,山西太原030009【正文语种】中文【中图分类】U264SS9G型电力机车是我国自主开发研制的运行速度为170 km/h，持续功率4 800 kW的准高速客运电力机车。
2006年起，SS9G型电力机车陆续进入轻大修期，2008年，一部分SS9G型轻大修机车在走行约20万km，运行速度达130～160 km/h时，发生严重的横向晃动问题，因机车晃动引起的轴箱吊杆磨损、断裂及轴箱轴承温升超限等问题屡屡发生，严重影响机车运行安全[1]。
因此，解决SS9G 型轻大修机车横向晃动对提高机车检修质量，改善机车动力学性能，确保铁路运输安全具有重要意义。
机车横向晃动问题是一个复杂的课题，涉及到机车横向动力学性能、线路状态、轮轨关系等多种因素。
为查明SS9G型机车横向晃动的原因，笔者从机车运用条件、关键配件的质量、机车结构及转向架参数等方面进行了调研分析，认为SS9G机车晃动与其转向架结构设计有很大关系[2]。
SS9G型机车电机悬挂方式采用刚性架悬式悬挂方式，导致了大的轮对横向定位刚度。
这种结构能够很好地适应在140 km/h的运行要求，但随着机车运行速度的提高，机车的横向动力学问题就逐渐暴露出来了。
此外，SS9G型机车转向架二系悬挂装置横向油压减振器中间对称布置，且阻尼系数偏大，对抑制构架摇头不利；抗蛇行油压减振器阻尼系数偏小，造成三、六位轮对横向侧压力较大；轴箱拉杆橡胶件寿命不长，使得轮对横向定位刚度易发生变化。
SS9改进型电力机车横向晃动问题研究
索决定 ：转 向架 定轴距 、 面等效 斜率 、 对纵 向和 踏 轮
横 向定化 刚度 、 系悬 挂 横 向刚 度 、 系悬 挂 横 向阻 二 二
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研 究 开 发
作 者 简 介 ：４Ｊ 鹏 （１ ７ ，水 、 ９ ２－ ） ，
尼 、 系悬挂 转 阻尼 、 转向架 回转惯性矩等等 。 由
速度大于 １ ０ｋ ｈ ， ４ ｍ／ 时 前后 司机章 出现连续 的横 向晃 动， 极少数 机车在运 行速度 人 Ｉｌ ０ ｋ ｈ ｔ 出 该 ３ ｍ／ 时 ｆ 王 现象 。 为此 ， 西南交 通大 学牵 引动 力 闰家 蕈点实验 室 ， ｆ ０４ ５ ： ＝ ０ 年 月初 在京 广线北 一 长沙 ｆ１ ， 一 台机 车 ２ ｘｈ 刈‘ ２Ｊ 进行 ｒ 平稳性 测试 。测 试结 果 表 明 ：机 车 前 司机室 横 向平稳一 标 部 分 区段超 过 ３４ 指 ．５；ｔ 机室横 向加 速度最 大值在部分 段超 过 ２５ｍ／ ， ． ｓ 按照Ｔ ／２ ６ ＢＴ ３０
机 车 车辆研 究所对 该 机 车所做 的研 究报 告 ， 对机 车产生横 向晃 动 题的原 因进 行分析并提 出解决方法 。
１ 机 车横 向晃 动的原 因分析
埘 机车 车辆 而 寿， 向运 行稳 定性 主要 由下列 因 横
SS9型电力机车中修验收范围及标准
3在工作气压0.38±0.02MPa情况下，受电弓应能升至最高工作高度2600mm，在工作高度范围内静态接触压力在60-80N之间。
4受电弓高度从0-1900mm或1900-0mm范围内，升弓时间<5.5S，降弓时间<4S，且对接触网无有害冲击。
△
16
电空接触器
1.解体清洗
2.检修，更换烧损触头、更换风缸皮碗
3.测绝缘值，动作性能及气密性试验
1.主触头对地绝缘电阻不低于5M。
2动作性能及气密性检查试验。
0.375～0.656MPa，风压下断开，闭合动作灵活，状态良好，触头开闭自如，不许有卡滞，气缸及风管路电空阀不得有泄漏。
△
17
压力控制器
1.外观检查
2.隔离电压12KV响应时间≤1µS
△
31
主、辅司机控制器
1.检查清扫
2.上试验台试验
1机械定位的可靠性和正确
2调速手柄在“0”位时，V23不大于0.2V，从0位到最大位时，电压应该是平滑变化，调速手柄在最大位时，V23不低于4.8V。
△
32
整流装置
1.解体清洗
2.更换损坏元件
3.组装后进行均流试验、耐压试验
2电动机内部各联线规则、牢固，不得有碰磨、裂纹、开焊松脱、断裂现象。引出线标记清晰正确。
3主极、附极绕组电阻值不低于20MΩ
4同一台电动机须使用同一牌号同一生产厂家的电刷，电刷在刷盒内能上下自由移动，间隙须符合要求，接触面积不少于电刷截面积的80%，刷架应处于中性位置。
△
2
升弓压缩机电动机
1.解体
2.清扫、检查、修理
5弓头滑板不许有松动、切口、缺口及由电弧发生引起的变形或缺陷。
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橡胶件强度进行分析 ， 为一系横 向位移大是导致拉杆失效 的主要原 因 ， 认 并提出改进 措施 。
关键词： Ｓ Ｓ ９型机车 ； 轴箱拉 杆 ； 向刚度 ； 横 橡胶件 ； 强度 ； 限元分析 有
中图分类号： ２ ０３ ｌ７ Ｕ ６． ３ ． 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ６ ２ ｌ８ （ ０ ６ ０ － ０ ６ ０ １７ 一 ７ ２ ０ ）４ ０ １－ ２ １
ｌ —构架 ；—轴 箱拉杆 ；—轴箱体 。 ５ ２ ３ 一端盖 。
析软件建立 了轴箱拉杆 的有限元模 型 ，并对其横 向刚度
和强度进行了计算。
图 ｌ Ｓ９ Ｓ 型机车的轴箱 定位方式
图 ２ Ｓ 型机车轴箱 Ｓ ９ 拉杆结构
２ 基 本 假 设
由于 轴箱拉 杆 在 装配 及 使用 过 程 中橡 胶 件 变形 不 大， 所以我们假定橡胶件 的材料 特性 为线性 ， 并遵守弹性
・研 究开 发 ・
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Ｓ ９型机 车轴 箱 拉杆 横 向刚度 Ｓ 及其橡胶件 强度有 限元分析
李冠军
（ 中国南车集 团株洲 电力机车有限公 司， 湖南 株洲 ４２ ０ ） １０ １
摘
要： 建立 Ｓ９型机 车轴箱拉杆 的有 限元模 型， 对其横 向刚度进行计算 ， Ｓ 并 计算结果 与测 试结 果吻合。 同时对拉杆
１ Ｓ９ Ｓ 型机 车轴 箱拉杆结构
如图 １ 所示 ，Ｓ 型机车轴箱 采用一高一低 双轴箱拉 Ｓ９
收稿 日期 ： ０ ６ ０ — １ ２ ０ － ３ ２
作者简介 ： 冠军（９ ２ ， ， 李 １７ 一）男 工程师 ，９９年获湘潭 大学材料物理专业硕士学位 ， １９ 一直从事电力机车转 向架的设计开发工作。
Ｏ 引言
Ｓ９ Ｓ 型机车 自投入我 国铁路第 五次大提速运 用 以来 ， 曾出现机车横 向晃动大 ， 、 三 四位 轴箱止挡碰磨 ， 、 三 四位
杆定位。 每轴箱拉杆 主要 由连杆体 、 芯轴 、 芯轴橡胶套 、 端
盖、 端盖橡胶 垫等组成 （ 图 ２ ｏ轴箱横 向定位刚度主要 见
由芯轴橡胶套和端盖橡胶垫 的变形提供 。
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第２卷 ９
第 ４期
电力机车与城轨车辆
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轴箱拉杆早期失效等故 障现 象。后 来对轴箱拉杆横 向刚
度进行 了检测 ，结果 发现其 实际横 向刚度仅为设计值 的
１ 。经进一步 的调查发现 ， ／ ４ 设计 之初没有很好 的轴箱拉
杆横 向刚度计算方法 以及强度校核 方法是导致此 问题 的
根源 。 以寻找一种经济实用 的轴箱拉杆 刚度 、 所 强度计算 方法是十分必要的。 本文根据 Ｓ９ Ｓ 型机车轴箱拉杆的结构 ， 利用有限元分