文档介绍：密级：公开

论文类型：应用研究

工程硕士学位论文

高速动车组转向架构架
静强度与动载荷分析

Analysis of Static Strength and Dynamic Load

for Bogie Frame in High Speed EMU

培养单位：机械工程学院
专业领域：机械工程
学生姓名：杨少杰
校内导师：郭文武教授
校外导师：彭彦虎高工

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
铁路运输已经进入了新时代，提高列车速度是适应时代发展的优先选择，
发展高速铁路已成为各国铁路旅客运输的新趋向。在保证运行安全性的前提下
为了提高列车运营速度，德国、法国、日本等国家都针对高速列车开展了大量
的理论研究和试验测试工作。研究试验表明：转向架作为轨道列车的走行部件，
是铁路车辆最重要的承载机构之一，其性能的好坏直接影响轨道列车的行车品
质，很大程度上决定了车辆运行品质和行车安全。
本论文基于对国内外转向架及其构架的发展情况的调研，首先参考我国某
型动车组转向架构架的具体尺寸和材料属性等主要参数，利用 SolidWorks 三维
软件建立三维模型，并将其导入 ANSYS Workbench 有限元分析软件中，根据材
料属性进行材料参数设定，按照需要对模型进行网格划分。然后根据国际铁路
联盟制定的 UIC615-4 动力转向架静强度加载标准分析了不同工况下构架的承载
情况，按照计算结果对 16 种不同工况进行构架的静强度分析，结果表明最大应
力值出现于侧梁内侧立板前端处，大小为 323 MPa，小于材料许用应力，满足静
强度要求。接下来为考评构架的自振特性利用 ANSYS Workbench 软件对模型进
行模态分析，得到该转向架构架的基频为 Hz，该频率有效避开了轮轨界
面的主要激振频率和车体、悬挂系统的自振频率，不会发生共振现象，能够满
足防止共振的设计要求。论文进一步基于车辆动力学理论，对动车组构架的实
际载荷进行了计算分析。利用 SIMPACK 动力学仿真软件参考转向架及车体参数
建立动力学模型，仿真分析直线工况和曲线工况中转向架在不同速度下的主要
载荷情况，结果表明车辆在直线工况运行过程中，随着运行速度的增大，空气
弹簧处所受横向和垂向载荷最大值均呈逐渐增大趋势；在 8 000 m 半径曲线工况
下，当车辆速度由 200 km/h 增至 300 km/h 时，由于处于过超高状态，空气弹簧
处所受横向载荷最大值呈逐渐减小趋势，垂向载荷最大值呈震荡趋势。此外，
分析结果表明由 UIC615-4 标准计算得出的载荷相对而言是比较保守的，有较大
的安全量。
关键词：转向架；构架；