【机情无限 精彩毕设】机械2025届毕业设计（论文）中期检查优秀案例分享第三十七期——山地齿轨列车转向架设计

学生姓名：孙世杰

班      级：车辆2021-01班

指导教师：方修洋

毕设题目：山地齿轨列车转向架设计

  一、概况

1.选题意义

列车在运行过程中主要依靠轮轨间粘着力来获得向前的动力，这使得车辆可以在平直的道路上顺利前进，但面对山地情景的通过路线，山地的坡度限制了单纯靠粘着力爬坡的极限。

与普通铁路相比，齿轨铁路在轨道中间铺设有一条特殊的齿条，这就使得其爬坡能力大大增加，在大坡道通过时依靠齿轮齿条啮合辅助牵引，具有极其优异的爬坡能力。

同时，爬坡因为海拔的上升，带来的温度和冰雪的影响，这使得用齿轮齿条提供额外的动力更有意义，能很好的提升车辆整体运营效率，会提速运行，因此设计一款山地齿轨列车转向架具有十分重要的意义。

2.任务分解

任务一：了解国内外发展趋势，完成科技文献翻译

（1）搜集国内外发展趋势资料，通过学术数据库、行业报告、专业网站等途径，搜集国内外齿轨列车及转向架技术的最新发展趋势。

（2）筛选并整理资料，对搜集到的资料进行筛选。

（3）将筛选整理后的英文科技文献翻译成中文，确保翻译准确、流畅。

任务二：完成齿列车转向架设计

（1）转向架总体方案设计，根据国内外发展趋势和实际需求，确定齿列车转向架的总体设计方案。

（2）将转向架结构分为以下几个部分分别设计，包括驱动电机选型、齿轨轮设计、转向架构架设计以及其余轴箱、悬挂、制动装置的设计等。

（3）转向架构架零件图绘制，根据总体方案，使用SOLIDWORKS等软件绘制转向架构架的零件和装配体。

任务三：利用有限元软件ABAQUS完成转向架静强度分析

（1）将建好的模型导入ABAQUS中，根据TB3549-2019标准，设置静强度分析的各项参数，如载荷、约束条件等。

（2）运行有限元分析，获取转向架构架的静强度分析结果，并输出相应的报告或图表。

任务四：完成毕业设计说明书的撰写

（1）分别介绍课题的研究背景、意义以及国内外研究现状，撰写引言和背景。

（2）详细描述转向架的设计过程，包括总体方案设计、装配图及零件图的绘制等。

（3）对有限元分析结果进行详细的分析和讨论，评估转向架的静强度性能。

二、已完成工作

已完成的工作大致包括三个部分：

1.完成了部分文本工作。目前已经认真了解国内外发展趋势，完成科技文献翻译，搜集国内外发展趋势资料，通过学术数据库、行业报告、专业网站等途径，搜集国内外齿轨列车及转向架技术的最新发展趋势；筛选并整理资料，对搜集到的资料进行筛选；同时已经将筛选整理后的英文科技文献翻译成中文，确保了翻译准确、流畅。同时也对设计过程中所需要的必要计算过程进行了文本整理，后续可直接添加到设计说明书的撰写当中。

具体成果如下：

图1  文献翻译

                图2 齿轨轮相关设计                               图3 转向架构架相关设计

                           图4 驱动电机选型相关计算                         图5 齿轮箱齿轮相关设计

2.基本完成了齿列车转向架设计。进行了转向架总体方案设计，根据国内外发展趋势和实际需求，确定了齿列车转向架的总体设计方案；将转向架结构分为以下几个部分分别设计，包括驱动电机选型、齿轨轮设计、转向架构架设计以及其余轴箱、悬挂、制动装置的设计等，并完成了建模。

具体成果如下：

首先确定了齿轨动力转向架的主要技术参数如下表：

表1 齿轨动力转向架主要技术参数

接着对齿轨转向架各个部分进行建模，最终得到如下结果：

                    图6  齿轨转向架总体装配图                           图7  构架模型

                       图8  齿轮箱模型                                    图9  踏面制动装置模型

          图10 带式制动装置模型                                   图11  轮对部分装配模型

3.完成了对ABAQUS软件的基本学习，便于后续直接开启仿真分析工作。

图 12 ABAQUS仿真学习实例

二、下一步工作计划

 首先我将根据老师提出的建议对转向架的结构进行优化调整，同时对未选取完的螺钉继续进行选取装配，之后开始着手利用ABAQUS软件进行转向架构架的静强度仿真分析，并与标准要求进行比较，对模型进行优化。之后再开启工程图的绘制，最后开始对说明书的撰写。

问题一：目前设计有没有什么不足的地方？

回答：我目前的整个转向架已基本完成，但是对于部分螺钉的选取装配工作还没进行完，后续将会根据各个部位螺钉连接的需求，阅读文献对其进行选取装配。

问题二：对于后续仿真是针对转向架装配体还是构架？如果对整个转向架仿真能完成吗？

回答：我一开始的想法是将其主要部件装配起来后再进行仿真分析，但由于对整个装配体分析太过困难，工作量太大，最终还是决定安装任务书上的要求，只对构架进行仿真，但尽力做到精细。

从拿到这个题目开始，我便对其有了较大的兴趣。从一开始入手时的不知如何下手，通过老师的指点、自己的不断探索，逐渐开始对转向架的设计变得熟练。同时我也在设计的过程中会时常回忆起专业课中所学到的内容，将抽象的学习亲自运用到实际，这既使知识得到了巩固，也锻炼了我理论联系实际的能力，让我在毕业设计中得到了训练。