高速动车组拖车转向架构架结构分析.pdf

密级：公开
论文类型：应用研究
工程硕士学位论文
高速动车组拖车转向架
构架结构分析
Structural Analysis for High Speed EMU
Bogie Frame of Trailer
培 养 单 位：机械工程学院
专业领域：机 械 工 程
学 生 姓 名：周 舟
校 内 导 师：祖炳洁 教授
校 外 导 师：李晓军 高工
二○一六年六月
独创性声明
本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作
及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方
外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为
获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明
确的说明并表示了谢意。

签 名： 日 期：
摘 要
近年来，我国高速铁路的快速发展，对我国经济发展和人们生活方式的影
响极大，赢得了社会各界的赞誉。我国生产的 CRH 系列高速动车组不仅成功在
内地运营，而且不断开拓着国际市场。转向架在铁道车辆运行的过程中能够缓
和轨道不平顺对列车的冲击，保证车辆运行的稳定性、安全性和曲线通过能力。
因此，开发高性能转向架是发展高速动车组技术的关键。
首先，本文在了解客车转向架国内外发展状况以及深入研究构架整体结构
的基础上，运用三维软件 PRO/E 建立了构架几何模型，并对组成构架的主要部
件的建模过程进行介绍。对装配完成的构架整体进行干涉检查，确保了装配体
的正确性。
其次，应用有限元分析软件 ANSYS WORKBENCH 建立了构架有限元模型，
参考国际铁路联盟标准 UIC515-4 中的相关规定，确定了需要分析的转向架构架
组合工况后，进行静力学仿真分析，并对构架的等效应力情况做出评定。
再次，对构架结构进行了模态分析，得出构架前六阶固有频率能够有效地
避开各行驶工况产生的外界激励频率,不会发生共振，各阶振型满足构架的刚度
要求。
最后，依据优化设计的相关理论，选择静力学仿真分析结果中受力最大的
工况作为优化对象。优化后，构架质量在原有基础上减少了 %，最大等效
应力小于材料许用应力，满足强度要求；固有频率能够避开外界激振频率，满
足刚度要求，达到优化转向架构架结构的目标。
本文通过对某型高速动车组拖车转向架构架进行分析，对今后构架的设计
提供了参考和支持。
关键词：构架；有限元法；静力学仿真；模态分析；优化设计
Abstract
The development of high-speed railway in China has deeply influenced
economy and people's life in rencent years. CRH series of high-speed EMU
successfully operates in the mainland and constantly explores international market.
The bogie can alleviate the shock from the roughness during running, which can
ensure the stability, safety and curve passage capacity of the vehicle. Therefore,
developing high-performance bogie is the key to the development of high-speed
EMU technology.
Firstly, based on the development of train bogie domestic and a