1、目 录一 结构简介 1 二 计算载荷工况 2三 有限元模型 5四 静强度分析结果.101一、结构简介本次作业以某转向架构架为几何模型，进行静强度分析，下图为本次计算针对的某型转向架几何模型，结构上由侧架、摇枕、转臂座、齿轮箱吊挂、轴箱吊挂、一系减震器座等组成。整个计算主要分为网格划分和静强度计算两个过程。图 1 某型转向架几何模型（a）图 2 某型转向架几何模型（b）2二、计算载荷工况根据要求，对转向架采取如下的加载方式：1、约束图 3 约束要求如下的局部视图中圈出处即为所加的约束之一；图 4 模型中所加约束之一在此点出建立 Z 方向的位移约束在此点出建立 X、Z 方向的位移约束在此点出建立
2、X、Y、Z 方向的位移约束在此点出建立 Y、Z 方向的位移约束32、载荷图 5 受力要求模型中加载作用力的局部视图如下（注：图中坐标系中红色为 X 轴，绿色为 Y 轴，蓝色为 Z 轴） ；图 6 Z 轴正向 26.2kN 的力在此处加26.2KN 的力，力的方向为 Z轴负方向在此处加 26.2KN的力，力的方向为Z 轴正方向在此处加 45.6KN 的力，力的方向为 X 轴正方向中心销半圆内部分（Z 方向距上盖板 80mm,距下盖板 131mm，X 方向距离圆心 7mm）4图 7 Z 轴负向 26.2kN 的力图 8 中心处加载 X 轴正向 45.6kN 的力计算工况如下表 1 所示表 1 工况
3、工况横向（X 向）纵向（Y 向）垂向（Z 向）1 - -+-0.5g5三有限元模型整个模型由两类网格组成：构架采用壳网格单元建立模型，转臂座构件采用六面体网格建立模型；其中壳网格单元以四边形网格为主。有限元模型重量为 1422.015kg，结点总数为81382，单元总数为 74991。有限元模型如图 912 所示。图 9 壳单元模型（1/4 模型）图 10 转臂座实体网格模型6图 11 整体网格（a）图 12 整体网格（b）需考虑对各个连接处的连接方式，根据工厂要求，具体连接处及连接方式可参考如下要求。1、用 Beam188 单元来模拟轴向吊挂上的螺栓连接，通过 Rbe3 固定；2、在图中相应
4、位置建立一系弹簧，此处弹簧具有 X、Y 、Z 三个方向的刚度；通过Rbe3 连接到上盖板；3、转臂座上面作用四根二系弹簧单元，通过 Rbe3 单元固定在转臂座上；4、实体单元和壳单元之间采用 CP_STRUC 单元连接，一系弹簧和二系弹簧之间用刚性元连接，限制六个自由度。为了保证计算精度，此处刚性元保证垂直于下盖板和转臂座底面；75、为了便于 ANSYS 计算，在图中相应位置建立质量点 Mass 单元，质量点质量非常微小，只用于计算，对整体结构质量不起到影响。具体在 Hypermesh 软件中的连接方式，如下图 13 所示。(a)此处采用 beam 单元模拟螺栓连接(梁截面直径 d=30mm)
5、即图中蓝色单元此处采用 rbe3 单元模拟，即图中黄色单元此处采用 rbe3 单元模拟，即图中黄色单元一系弹簧采用弹簧单元模拟（此处共需建立三根弹簧单元，弹簧高度为226mm，分别考虑 X、Y、Z 三个方向刚度）质量点 Mass单元质量点 Mass单元8(b)(c)(d)图 13 连接处及连接方式二系弹簧采用弹簧单元模拟（建立时需要建 4 根弹簧单元，以图中红色线均分成两段，每段建建立两根弹簧单元，分别考虑 X、Y 两个方向的刚度）此处采用rbe3 单元模拟，即图中黄色单元两处的弹簧单元采用刚性元模拟连接此处的实体网格与壳单元的连接采用刚性元模拟（单元类型选择 CP_STRUC）9对于模型所附
6、属性，其中材料属性及弹簧刚度见下表 2表 2 材料属性1 弹性模量 E 208000000 KPa2 泊松比 v 0.303 材料密度 7.8e-6 Kg/mm34 每轴箱一系簧垂向刚度 Cps,z 1245800 mN/mm5 每轴箱一系簧横向刚度 Cps,y 1505500 mN/mm6 每轴箱一系簧纵向刚度 Cps,x 1505500 mN/mm7 二系每个橡胶堆的垂向刚度 Ces,z 10000000 mN/mm8 二系每个橡胶堆的横向刚度 Ces,x 5000000 mN/mm10四、静强度分析结果（一） 综合位移结果使用 ANSYS 软件对模型进行静强度计算，得出：综合位移最大值 13.696mm，出现在一系弹簧附近，大小符合标准，综合位移云图如下图所示；图 14 综合位移计算云图综合位移最大点11（二） 最大 Von.mises 应力结果使用 ANSYS 软件对模型进行静强度计算，得出：最大 Von.mises 应力为 66.843Mpa，应力最大点出现在其中一个转臂座的底部位置，大小符合应力范围，应力云图如下图所示；图 15 Von.mises 应力计算云图Von.mises 应力最大点12图 16 最大 Von.mises 应力局部视图
