三轴径向转向架采用非对称导向机构的可行性研究

摘要

径向转向架是相对传统转向架而言，具有径向调节功能的转向架。径向转向架能有效消除轮轨冲角、实现前后轮对摇头运动耦合，降低轮缘磨耗并提升转向架性能，是一种能很好满足我国线路现状(小半径曲线较多)的转向架形式。
　　 在研究分析了国内外径向转向架上常见的导向机构之后，本文提出了一种不以转向架横向或者纵向的中心线对称分布的新型导向机构，称之为非对称径向导向机构。文中对非对称径向导向机构的导向原理从机构运动学的角度进行了理论分析，通过机构函数综合验证了其满足径向转向架的导向要求。该RSSR-RSSR形式的机构具有非对称、空间布置灵活、适应性较强等特点，能有效的解决在既有转向架基础上进行径向改造时，导向机构与既有转向架部件发生干涉的难题。
　　 进行改造的主要工作是设计出非对称的径向导向机构，并对要改造的转向架进行少量改动，使导向机构可以安装在被改造的转向架结构上。文中首先介绍的是机构设计的理论和方法，并应用机构功能分解组合拟定了所设计导向机构的运动功能组合，即机构的运动链。根据运动链和改造目标转向架的空间结构确定了导向机构的简图和部分机构尺寸。
　　 本文研究了导向机构综合的方法，并引入了编程来解析机构的思路。在机构综合时采用了基于程序的机构数学模型运算。在编程求解机构参数和对机构做仿真计算时，充分考虑了方法的通用性，确保程序和方法可以用于其他类似机构解析中。机构解析完成后，本文对所设计的导向机构进行了具体的机械结构设计，和相关部件的稳定性及强度校核，进一步讨论并验证了这种设计方案的可行性。
　　 本文在理论研究的基础上，结合既有大功率传统转向架进行径向改造的科研课题，提出了非对称径向导向机构的结构方案，并完成了相关的计算分析。从而验证了非对称径向导向机构应用于径向转向架的可行性，本文的研究为既有转向架进行径向改造提供了一种新的改造思路。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1课题的选题背景和研究意义

1.2国内外的研究情况

1.3本文的研究内容

1.4课题的创新性

第2章 径向转向架导向机构工作原理和机构设计的方法

2.1径向转向架导向机构工作原理

2.1.1径向转向架种类划分和导向原理

2.1.2成熟机车径向转向架简介

2.2机构设计方法介绍

2.2.1机构设计理论简介和发展现状

2.2.2机构综合简介和方法

2.3机构设计中的运动链

第3章 非对称径向导向机构机构设计

3.1导向机构的设计准则

3.2非对称径向导向机构运动分析

3.3机构的形式综合

3.3.1非对称导向机构的运动链

3.3.2由运动链确定机构形式

3.4本章小结

第4章 非对称径向导向机构综合

4.1导向机构的相关计算

4.2用解析法求解机构

4.2.1空间连杆机构的运动分析

4.2.2机构受力平衡问题的分析及部分尺寸的确定

4.2.3第一RSSR机构的机构分析和确定

4.2.4第二RSSR机构通过RSSR函数机构的综合确定

4.3基于Matlab编程的机构综合

4.3.1编程计算曲线半径与轮对偏转关系

4.3.2编程求解机构的尺寸值

4.3.3机构的编程仿真和检验

4.4两种方法比较确定机构

4.5本章小结

第5章 非对称径向导向机构结构设计

5.1摆臂的设计

5.1.1摆臂上端的结构设计

5.1.2摆臂中部与轴箱拉杆连结处设计

5.1.3摆臂底部运动副设计和摆臂总体

5.2回转臂的设计

5.2.1回转臂主体部分设计

5.2.2回转臂盖设计

5.3机构的力分析和导向拉杆的设计

5.4导向机构与转向架构架的安装设计

5.4.1摆臂与架体相连部分结构设计

5.4.2回转臂在架体上的安装结构设计

5.4.3轴承选用说明

5.5装配

5.6本章小结

第6章 导向机构重要部件强度校核

6.1摆臂的强度分析

6.1.1摆臂受力分析

6.1.2摆臂建模及施加载荷约束

6.1.3摆臂的强度计算

6.2回转臂的强度分析

6.2.1回转臂的受力分析

6.2.2回转臂建模和添加约束及载荷

6.2.3回转臂的强度分析

6.3强度计算结果分析

6.4本章小结

结论

致谢

参考文献

附一 Matlab程序

攻读硕士期间发表论文