悬挂式单轨交通系统具有成本低、工期短、编组灵活、线路适应力强等特点,可有效缓解城市化带来的交通拥堵问题,近年来得到越来越多人的注意,在此背景下,本文设计一种新型悬挂式单轨车辆转向架,并对转向架构架进行结构优化和强度分析。本文首先介绍悬挂式单轨交通系统的特点和发展现状,分析了悬挂式单轨车辆转向架构架的国内外研究现状,总结国内外已有的研究成果,结合我国实际情况,参考日本千叶和德国多特蒙德悬挂式单轨车辆转向架技术,确定车辆的主要技术参数,分析转向架的结构特征和载荷传递过程,得到新型悬挂式单轨车辆转向架的主要结构方案,运用CATIA软件进行转向架三维建模,从中提取构架结构进行强度分析,将构架模型导入HyperMesh中离散为有限元模型,依据BS EN 13749:2011标准和UIC 615-4:1993标准对构架进行静强度分析,共计算16种超常静载荷工况,49种正常运营工况,通过OptiStruct软件在最大超常静载荷工况下对新型悬挂式单轨车辆转向架构架进行优化设计,选取其板材厚度为设计变量,达到轻量化目的,并对优化后的构架进行静强度校核和模态分析;最后对构架进行疲劳强度分析,根据标准将多轴应力转化为单轴应力,利用修正的Goodman曲线对转向架构架进行疲劳强度评估。本文最终得到结果如下:1.新型悬挂式单轨车辆转向架采用永磁电机,结构更简单紧凑,重量降低,效率更高,添加一系悬挂装置有效改善车辆的运行性能,转向架设计满足实际需求。2.以最大应力不超过材料屈服极限为约束条件,构架钢板厚度为设计变量,对转向架构架进行尺寸优化,最终使构架质量下降13.3%,提高了构架制造的经济性。3.对优化后的转向架构架进行静强度校核,计算结果表明,构架在超常静载荷工况和正常运营工况下节点最大应力均小于材料许用应力,构架静强度满足要求。4.对优化后的转向架构架进行疲劳强度分析,构架采样点都落在了材料的包络线内,满足疲劳强度设计要求。
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