高速动车轴承试验台的开发与研究.pdf

分 类 号： 单位代码：10183
研究生学号： 2014442047 密 级：公开



吉 林 大 学
硕士学位论文
（学术学位）


高速动车轴承试验台的开发与研究
Design and Research on the Test Rig of High-Speed Railway
Rolling Bearings

作者姓名： 张亨飏
专 业： 载运工具运用工程
研究方向： 车辆智能化检测与诊断
指导教师： 苏建 教授
培养单位： 交通学院

2017 年 5 月
高速动车轴承试验台的开发与研究
Design and Research on the Test Rig of High-Speed
Railway Rolling Bearings














作者姓名：张亨飏
专业名称：载运工具运用工程
指导教师：苏建 教授
学位类别：工学硕士
答辩日期：2017 年 5 月 26 日
I
摘要
高速动车轴承试验台的开发与研究
近些年，“高铁外交”这个新兴词汇频繁出现在人们视野中，高速铁路列车一时
间几乎成为了中国的代名词。随着高铁产业的不断国产化，中国已经掌握了一系列
高铁核心技术。但是作为高速轨道车辆重要行走支撑部件的轴箱轴承，其国产化应
用仍是空白。恩梯恩、舍弗勒和斯凯孚等老牌轴承生产商牢牢占据着中国轨道车辆
轴承市场，轴箱轴承这种“小而重要”的短板，已经成为阻碍中国高铁走向世界的绊
脚石。轴箱轴承的国产化需要经历一个比较漫长的过程，在这个过程中必然需要大
量的一手数据资料作为技术支持。轨道车辆的实车数据采集是一方面，还有很大一
方面的数据来源需要通过轴承试验台获得。因此研制开发能够测试轨道车辆轴箱轴
承综合性能的试验台就显得颇有意义。
本文旨在开发一台能够测试高速动车轴箱轴承综合性能的试验台，通过模拟高
速动车轴箱轴承的实际运行工况，监测轴箱轴承振动、温度等性能参数的变化。具
体研究内容包括：
（1）从高速动车轴承试验台的实际试验需求出发，结合国内外现有轴承试验
台的开发经验，完成试验台的主体结构设计与开发。在确定试验台系统组成与相互
关系的基础上，拟定试验台相关技术参数。并利用 SolidWorks 完成试验台主体的
三维实体几何建模，确定试验台总体布局型式。根据试验台的系统组成及相关匹配
关系，完成各组成系统的设备选型与设计计算。
（2）由于试验台主体需要完成高转速、重载荷和高频振动的运行工况，这对
试验台主体零部件，特别是主体结构中的关键零部件提出了更高的结构强度要求。
因此，本文借助有限元分析理论，分别利用 HyperMesh 和 ANSYS 作为前处理软件
和后处理软件，对试验台关键零部件进行强度分析。此外，为了避免试验台主振动
体在高频振动过程中发生共振，还利用 ANSYS 对相关结构进行模态分析。通过模
态分析得到测试轴承系统的固有频率，为振动控制提供参数依据。
（3）利用 ADAMS 和有限元网格划分结果建立试验台刚—柔混合多体动力学
模型，通过进行多组仿真对比试验得出有量纲参数、无量纲参数与运行工况、轴承
性能的