城市客車轉向機支架結構輕量化設計

朱紅軍，熊 樂，劉芳忠，王坤俊，邱鈺賢

(1.中車時代電動汽車股份有限公司，湖南 株洲 412007；2.長沙中車智馭新能源科技有限公司，長沙 410083)

轉向機支架是客車轉向系統的重要結構件，若其剛度不足會引起前輪擺振、前輪轉向響應遲鈍、方向盤自由間隙大等問題。為保證有足夠的剛度，轉向機支架一般設計得比較厚重，可能存在過設計。本文對某城市客車的轉向機支架進行性能分析和輕量化設計，以求在結構性能和輕量化間取得平衡。

1 結構性能分析

1.1 結構受力分析

某城市客車的轉向機通過5個安裝點固定在轉向機支架上，如圖1所示。其最大輸出扭矩為7 173 N·m，轉向節臂在對中位置和左、右極限位置的有效長度分別為210 mm、175 mm和150 mm，由=·可得到載荷大小分別為34 157.1 N、40 988.6 N和47 820 N，將其作為有限元分析的輸入。

圖1 轉向機支架及其有限元模型

1.2 有限元模型建立

對轉向機、轉向機支架和轉向機支架附近部分前懸段車架的三維數據進行適當簡化得到有限元模型，保留轉向機殼體、轉向機各安裝點及輸出軸，忽略安裝在轉向機內部的各附件總成及其前端的傳動軸。轉向機與支架的安裝孔處和支架與車架的安裝孔處的連接均采用螺栓連接單元進行處理。轉向機支架及其附近截取的部分前懸段車架構件，因其長、寬的尺寸明顯大于其厚度的尺寸，符合殼單元離散的假設，因此使用2D殼單元進行網格劃分；轉向機殼體則使用四面體單元進行網格劃分。上述模型所用的材料均為Q355。……