中南大学交通运输工程学院数字化设计技术课程论文题目基于Solidworks的转K2型转向架的三维建模及有限元分析姓名所在学院专业班级学号授课教师日期年月日基于Solidworks的转K2型转向架的三维建模及有限元分析摘要：转向架是机车车辆最重要的组成部件之一，其结构是否合理直接影响机车车辆的运行品质、动力性能和行车安全，所以保证转向架的应力条件和疲劳寿命是十分重要的。但是传统的转向架强度的可靠性评定大多通过物理样机的试验，再通过金属探伤、磁电探伤等方法来检验，成本高，检验周期长。本论文中利用Solidworks对转K2型转向架的构架、轮对、车轴、摇枕进行三维建模，然后利用Solidworks的有限元分析Simulation，对转向架的重要组成部分：构架、轮对、车轴、摇枕，进行各种模态分析，以判断其在模拟工作状态下的模态变形、构架强度、疲劳等一系列参数是否合理。关键字：转向架；Solidworks；轮对；侧架；摇枕；有限元分析；静强度；1转K2型转向架概述1.1转K2型转向架简介转K2型转向架为铸钢三大件式货车转向架。摇枕、侧架材质为B级铸钢，两侧架之间加装下交叉支撑装置；采用带变摩擦减振装置的中央枕簧悬挂系统，摇枕弹簧为两级刚度，采用锻造支撑座；下心盘内设有尼龙心盘磨耗盘；装用能满足提速要求的双列圆锥滚子轴承、50钢车轴及LM磨耗型踏面的HDSA轻型辗钢或HDZC轻型铸钢车轮；采用双作用常接触弹性旁承；基础制动装置采用L型组合式制动梁、新型高摩合成闸瓦。基本尺寸：固定轴距1750mm轴颈中心距1956mm旁承中心距1520mm心盘面到轨面高（心盘载荷86.6kN）682mm下心盘直径355mm下心盘面到下旁承顶面距离：自由状态93mm工作状态84mm侧架上平面到轨面距离775mm侧架下平面到轨面距离165mm车轮直径840mm制动杠杆与车体纵向铅垂面的夹角50°基础制动装置制动倍率4主要性能参数：轨距1435mm轴重21t轴型RD2自重≈4.2t商业运营速度120km/h通过半径80m～100m曲线时，限速5km/h，通过半径＞100m～145m曲线时，限速20km/h。图1转K2型转向架三维实体图（图片来自百度）2转向架各零件的三维建模2.1车轮的三维建模火车轮对的建模主要是其踏面的形状不好绘制，而且我们手里没有详细的尺寸，所以我们只能转向其他地方求助了，最后我们采用了车辆工程中的LMa磨耗型踏面，在实际的绘制过程中还是会有一定的问题，所以会和标准的有一定的误差，图2就是solidworks中车轮的草图。图2车轮踏面草图然后通过【旋转凸台】命令，绕车轮的中心轴旋转就可以建好车轮的简易模型。车轮的三维如图3所示。图3车轮三维模型图2.2车轴三维建模根据查阅车辆工程这本书，我们选定车轴为空心车轴，参照上面的草图，以及相应部分的轴径，在Solidworks中做轴的草图，各段尺寸如图4所示。图4轴的草图然后通过【旋转凸台】命令，使草图绕轴的中心旋转，建好车轴的三维模型，建好的模型如图5所示。图5轴的三维模型2.3侧架的三维建模由于本次建模为小组合作，侧架建模任务由其他同学完成，所以我就不赘述建模的详细步骤和过程，侧架三维模型图如图6所示。图6侧架三维模型2.4摇枕三维建模摇枕是左右对称的，但是摇枕的建模步骤比较的繁琐，而且倒了很多的圆角，所以我就不赘述建模的详细步骤和过程，摇枕的三维模型图如图7所示。图7摇枕三维模型2.5弹簧三维建模转K2型转向架是有内外圆弹簧的，而且外圆簧是左旋的，内圆簧是右旋的，弹簧的画法是通过【曲线】中【插入螺旋线】插入弹簧的螺旋，然后通过【扫描】特征建好弹簧的三维模型。弹簧的三维模型如图8所示。图8弹簧三维模型3转向架装配装配的过程比较的繁琐，其中包括了车轮与车轴、轴承、承载鞍、弹簧、侧架还有摇枕等一系列零部件的装配，而且在装配的时候插入了很多的基准面，所以详细的装配过程，就不在赘述了。转K2型转向架的具体装配图如图9所示。图9转K2型转向架装配体4转K2型转向架有限元分析4.1侧架的有限元分析随着铁路运输向高速、重载的技术方向发展，对铁路货车转向架提出了新的要求。转K2型转向架的研制成功为铁路货运更加适应新形势的发展提供了保证。转K2侧架材质为B级钢，成品重量为381kg，按Q/QC35—090—2000《转K2型转向架技术条件》和运装...