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客車(chē)轉(zhuǎn)向架仿真設(shè)計(jì)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論 文)
客車(chē)轉(zhuǎn)向架仿真設(shè)計(jì)
學(xué)科、專業(yè) ：
學(xué) 號(hào) ：
作 者 姓 名：
指 導(dǎo) 教 師：
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摘 要
隨著我國(guó)鐵路事業(yè)的發(fā)展，對(duì)客車(chē)運(yùn)行平穩(wěn)性、安全性、舒適性的要求也越來(lái)越高，為適應(yīng)我國(guó)鐵路發(fā)展的需要，長(zhǎng)春客車(chē)股份有限公司在吸取了國(guó)內(nèi)外動(dòng)車(chē)組和高速列車(chē)研制經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，綜合我國(guó)的鐵路發(fā)展的實(shí)際情況，研制出了CW-200K型轉(zhuǎn)向架?，F(xiàn)已在各路局和既有線路上大批量應(yīng)用，因此有必要對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)的了解和認(rèn)識(shí)。
根據(jù)鐵路車(chē)輛機(jī)械加工工藝規(guī)程和CW-200K鐵路客車(chē)轉(zhuǎn)向架圖集，對(duì)轉(zhuǎn)向架零部件進(jìn)行機(jī)械加工工藝分析的基礎(chǔ)上，運(yùn)用SolidWorks三維仿真軟件，通過(guò)拉伸基體、旋轉(zhuǎn)基體、拉伸旋轉(zhuǎn)切除、薄壁特征、加強(qiáng)筋、鏡像、特征陣列以及打孔等高級(jí)命令操作，完成了CW—200K型客車(chē)轉(zhuǎn)向架各零部件的三維實(shí)體建模，然后根據(jù)建好的三維實(shí)體模型完成了轉(zhuǎn)向架各主要部件及轉(zhuǎn)向架整體的的虛擬裝配。并編制了實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中車(chē)輪、車(chē)軸、輪對(duì)的機(jī)械加工工藝卡片。
掌握了CW—200K型客車(chē)轉(zhuǎn)向架各零部件在SolidWorks三維建模軟件中的建模方法和轉(zhuǎn)向架組裝裝配方法。熟悉了CW-200K轉(zhuǎn)向架各零部件的設(shè)計(jì)、制造加工、組裝規(guī)程。了解了機(jī)車(chē)車(chē)輛各零件的機(jī)械加工工藝和各機(jī)件的組裝工藝。
CW-200K轉(zhuǎn)向架是我國(guó)自主開(kāi)發(fā)研制的準(zhǔn)高速客車(chē)轉(zhuǎn)向架，其技術(shù)參數(shù)滿足鐵路運(yùn)輸要求。設(shè)計(jì)中盡可能的采用了無(wú)磨耗結(jié)構(gòu)，使轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且易于維修。
關(guān)鍵字: 轉(zhuǎn)向架；三維建模；虛擬裝配；工藝分析
Abstract
With the development of the railway industry in our country, the requirements of passenger car’s running stability, safety and comfort are also getting higher and higher, in order to accommodate the needs of railway development in our country, Changchun Passenger Car company with the basis of absorbs the domestic and foreign EMU trains and developed experience, comprehensive our country's railway development synthesis developed cw-200k bogies.There is now a large volume of applications on the various bureaus and both lines, so it is necessary to systematically understand its.
According to the railway vehicle machining process planning and cw-200k railway passenger car steering rack atlas. With the basic on the steering rack parts machining process analysis, using SolidWorks 3D simulation software, through the substrate stretch, rotation matrix, stretching and rotating resection, characteristics of thin-walled, a reinforcing rib, mirror, character array and drilling and other senior command operation, completed the CW 200K bogie 3D solid modeling of the frame parts, then using the completed three-dimensional entity model completed the main parts and bogie virtual assembly. And the mechanical process cards of the wheel, axle and wheel in actual production process are compiled..
Master the modeling method of the CW - 200K type passenger car bogie and the assembly method of the bogie in the SolidWorks 3D modeling software. Familiar with the design, manufacture and assembly of the CW-200K bogie.. Understand the assembly process of the machining technics and various parts of the vehicle.
CW-200K bogie is a quasi high speed passenger car bogie which is independently developed in our country. Its technical parameters meet the railway transportation requirement.. The structure of the bogie is simple and easy to maintain..
Key words: Bogie; 3D Modeling; Virtual Assembly; technical analysis
目 錄
摘 要 I
Abstract II
目 錄 III
1.緒論 1
1.1.研究背景 1
1.2 .CW-200K轉(zhuǎn)向架 2
1.2.1.綜述 2
1.2.主要技術(shù)參數(shù) 3
1.3.主要研究?jī)?nèi)容與方法 4
2. CW-200K轉(zhuǎn)向架主要零部件三維實(shí)體建模 5
2.1.三維建模簡(jiǎn)介 5
2.2.構(gòu)架 5
2.3軸箱定位裝置 12
2.3.1輪對(duì) 13
2.3.2軸端安裝 15
2.3.3軸箱彈簧 18
2.3.4節(jié)點(diǎn)裝置 20
2.4.中央懸掛裝置 22
2.4.1.牽引支座組成 22
2.4.2.抗側(cè)滾扭桿 24
3.CW-200K轉(zhuǎn)向架的虛擬裝配 26
3.1.虛擬裝配簡(jiǎn)介 26
3.2.輪對(duì) 26
3.3.軸箱定位裝置 27
3.4.中央懸掛裝置 29
3.4.1.抗側(cè)滾扭桿 29
3.4.2.牽引支座組成 30
3.5.轉(zhuǎn)向架總體虛擬裝配 31
4.CW-200K轉(zhuǎn)向架工藝分析 33
4.1.機(jī)械加工工藝基礎(chǔ) 33
4.2.主要零部件機(jī)械加工工藝分析 33
4.2.1.車(chē)軸 33
4.2.2.車(chē)輪 35
4.2.3.輪對(duì)組裝工藝分析 36
總結(jié)與展望 37
致 謝 38
參考文獻(xiàn) 39
附件：圖錄 40
蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
1.緒論
1.1.研究背景
國(guó)產(chǎn)客運(yùn)機(jī)車(chē)轉(zhuǎn)向架是國(guó)內(nèi)客運(yùn)列車(chē)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，我國(guó)既有鐵路運(yùn)營(yíng)的25K、25T型客車(chē)主型轉(zhuǎn)向架有十余種,有209P、206P、209HS、SW-160、CW-1、CW-2、CW-200K、SW-220K、AM96、CL242-K(CL242)，型號(hào)較多，發(fā)展歷程較長(zhǎng)，隨著不斷的運(yùn)用，各轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面發(fā)生了一定的改變，在后續(xù)方面對(duì)轉(zhuǎn)向架的局部方面進(jìn)行了優(yōu)化。目前諸多型號(hào)轉(zhuǎn)向架已經(jīng)較為成熟，在各線路及路局已大批量運(yùn)[1]。雖然國(guó)內(nèi)外客車(chē)轉(zhuǎn)向架在構(gòu)架、軸箱定位、車(chē)體承載方式上各不相同，但其發(fā)展的方向都是輕量化、高速、舒適,提高轉(zhuǎn)向架性能[10]。
1998年根據(jù)《200km/h動(dòng)力集中電動(dòng)列車(chē)正線實(shí)驗(yàn)的通知》（原鐵道部科技司[1997]28號(hào)文）和原鐵道部科技司對(duì)200km/h正線轉(zhuǎn)向架的要求，三月試制了一輛CW-200型轉(zhuǎn)向架并裝于廣深RZ25K10622車(chē)上，五月在四方所進(jìn)行了滾動(dòng)和振動(dòng)實(shí)驗(yàn)，6月下旬順利完成了鄭武線200km/h以上正線試驗(yàn)。試驗(yàn)完成后，長(zhǎng)客股份公司根據(jù)各方面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)原結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和相對(duì)薄弱處和結(jié)構(gòu)不完善、工藝不合理出進(jìn)行了改進(jìn)。2002年開(kāi)始將CW-200型轉(zhuǎn)向架應(yīng)用于快速車(chē)上。為便于區(qū)分，將應(yīng)用于快速車(chē)上的轉(zhuǎn)向架定型為CW-200K型[1]。
CW-200K型轉(zhuǎn)向架是目前我國(guó)旅客列車(chē)用主型轉(zhuǎn)向架之一，主要用于25T、25K型客車(chē)，具有生產(chǎn)成本低、車(chē)輛落成簡(jiǎn)單、運(yùn)行性能好、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)干線鐵路有大量的應(yīng)用。
CW-200K型轉(zhuǎn)向架是長(zhǎng)春客車(chē)股份公司生產(chǎn)的一種無(wú)搖枕、無(wú)搖動(dòng)臺(tái)結(jié)構(gòu)的200 km/h級(jí)別的客車(chē)轉(zhuǎn)向架，并裝有抗蛇形減振器，中央懸掛裝置采用抗側(cè)滾扭桿和空氣彈簧旁撐，軸箱懸掛采用轉(zhuǎn)臂式定位，并裝有垂向減振器。基礎(chǔ)制動(dòng)裝置采用軸盤(pán)式制動(dòng)，每軸二個(gè)制動(dòng)單元盤(pán)并加裝電子防滑器[2]。
CW-200K型轉(zhuǎn)向架是長(zhǎng)春客車(chē)公司在借鑒各國(guó)先進(jìn)轉(zhuǎn)向架的基礎(chǔ)上，自主研制開(kāi)發(fā)的的一款國(guó)內(nèi)準(zhǔn)高速客車(chē)轉(zhuǎn)向架，在研制過(guò)程中得到了國(guó)務(wù)院、鐵道部、鐵道科學(xué)研究院、各鐵路院校、各路局的技術(shù)支持。該型轉(zhuǎn)向架經(jīng)歷十余年的研制開(kāi)發(fā)、試制生產(chǎn)、正線試驗(yàn)，現(xiàn)已完善成熟，成為我國(guó)25T型客車(chē)主型轉(zhuǎn)向架，按速度級(jí)CW-200K型轉(zhuǎn)向架分為300km/h、200km/h、160km/h和120km/h四種[2]。
1.2 .CW-200K轉(zhuǎn)向架
1.2.1.綜述
CW-200K轉(zhuǎn)向架是1993年國(guó)家“八五”科技攻關(guān)項(xiàng)目，于1998年由長(zhǎng)客股份有限公司開(kāi)發(fā)研制。其基本結(jié)構(gòu)為無(wú)搖枕、無(wú)搖動(dòng)臺(tái)、無(wú)旁承型式。軸箱定位采用可分離式的軸箱轉(zhuǎn)臂定位方式。中央懸掛采用空氣彈簧、抗側(cè)滾扭桿及抗蛇形減振器。牽引方式為單牽引拉桿?；A(chǔ)制動(dòng)為每軸兩制動(dòng)盤(pán)的單元軸盤(pán)制動(dòng)方式。轉(zhuǎn)向架主要由構(gòu)架組成、軸箱定位裝置、中央懸掛裝置、盤(pán)形制動(dòng)裝置及軸溫報(bào)警裝置部分組成[2]。
圖1.1 CW-200K轉(zhuǎn)向架
1.2.主要技術(shù)參數(shù)
軌距： 1435mm
限界： 符合GB146.1-83車(chē)限1B
運(yùn)行速度： 170km/h
試驗(yàn)速度： 200km/h
軸距： 2500mm
軸重： 15.5t
一系簧下質(zhì)量/每轉(zhuǎn)向架： 3.6t
轉(zhuǎn)向架自重： 6.3t
車(chē)輛定距： 18 m
通過(guò)最小曲線半徑： 車(chē)輛連掛時(shí)：145m
單車(chē)調(diào)車(chē)時(shí)：100m
輪對(duì)： KKD車(chē)輪Ф915
軸承： SKF公司滾動(dòng)軸承BCIB322880AB
BCIB322881AB
軸箱彈簧橫向跨距： 2000mm
空氣簧中心跨距： 2000mm
空氣簧上平面自重高： 937mm
轉(zhuǎn)臂節(jié)點(diǎn)縱向剛度： 12±0.5MN/m
轉(zhuǎn)臂節(jié)點(diǎn)橫向剛度： 6±0.5MN/m
二系每空簧垂向剛度： 0.32MN/m
二系每空簧橫向剛度： 0.20MN/m
二系每空簧縱向剛度： 0.20MN/m
一系每垂向減振器阻尼： 15kN.s/m
二系每空簧垂向阻尼（節(jié)流孔）： 80kN.s/m
二系橫向阻尼/每減振器： 25kN.s/m
二系抗蛇行阻尼/每減振器： 250kN.s/m
（卸荷速度0.04m/s時(shí)最大10kN）
抗蛇行減振器橫向跨距： 2824mm?
抗側(cè)滾扭轉(zhuǎn)剛度： 2.9kN.m/rad[2]
1.3.主要研究?jī)?nèi)容與方法
運(yùn)用課本所學(xué)知識(shí)，以及檢索文獻(xiàn)資料、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)為基礎(chǔ)，運(yùn)用Solidworks三維建模軟件。通過(guò)拉伸基體、旋轉(zhuǎn)基體、拉伸旋轉(zhuǎn)切除、薄壁特征、高級(jí)抽殼、鏡像、特征陣列以及打孔等高級(jí)命令操作來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。
SolidWorks公司是專業(yè)從事計(jì)算機(jī)三維機(jī)械設(shè)計(jì)、工程分析和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理開(kāi)發(fā)與營(yíng)銷(xiāo)的國(guó)際性公司，其軟件產(chǎn)品自1995年問(wèn)世，進(jìn)入市場(chǎng)以來(lái)，其人性化的用戶界面，自定義、優(yōu)異的算法極大的提高了機(jī)械設(shè)計(jì)工程師的工作效率。SolidWorks在全球現(xiàn)在擁有將近50萬(wàn)用戶，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到最新的SolidWorks2015版本。Solidworks軟件，可以為機(jī)械產(chǎn)品的虛擬建模和設(shè)計(jì)提供了一個(gè)非常友好的環(huán)境，進(jìn)行機(jī)械虛擬體裝配，為學(xué)習(xí)和應(yīng)用Solidworks軟件設(shè)計(jì)機(jī)械零部件提供了設(shè)計(jì)思路。Solidworks不僅在機(jī)械產(chǎn)品三維設(shè)計(jì)方面有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，其自身所帶的運(yùn)動(dòng)模擬仿真、有限元強(qiáng)度分析對(duì)機(jī)械工程師都有很強(qiáng)的實(shí)用性[3]。
通過(guò)對(duì)特征和草圖的動(dòng)態(tài)修改，用拖拽的方式實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的設(shè)計(jì)修改，完成CW—200K型客車(chē)轉(zhuǎn)向架各零部件的三維仿真設(shè)計(jì)，熟悉各個(gè)零部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；建模完成后，根據(jù)軟件可以進(jìn)行虛擬裝配的特性，在Solidworks軟件中完成對(duì)CW—200K型客車(chē)轉(zhuǎn)向架各零部件的虛擬裝配，熟悉各個(gè)零部件的虛擬裝配原則與方法；根據(jù)專業(yè)課車(chē)輛維修制造加工方法和動(dòng)車(chē)組制造工藝，對(duì)轉(zhuǎn)向架車(chē)輪、車(chē)軸、輪對(duì)進(jìn)行機(jī)械加工工藝分析。
2. CW-200K轉(zhuǎn)向架主要零部件三維實(shí)體建模
2.1.三維建模簡(jiǎn)介
SolidWorks以其優(yōu)異的性能、易用性、創(chuàng)新性提供了無(wú)與倫比的、基于特征的實(shí)體建模功能。具有如下特點(diǎn)：用戶可以通過(guò)拉伸、旋轉(zhuǎn)、薄壁特征、高級(jí)抽殼、特征陣列以及打孔等各種高級(jí)命令操作來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)；可以對(duì)特征和草圖動(dòng)態(tài)修改，而且可以用簡(jiǎn)單拖拽的方式進(jìn)行實(shí)時(shí)的設(shè)計(jì)修改；三維草圖功能為掃描、放樣、生成三維草圖、管道、電纜線和管線生成路徑；同時(shí)其人性化的設(shè)計(jì)，諸如：加快特征樹(shù)回退、提高特征編輯性能，快速建模的菜單結(jié)構(gòu)大大提高建模速度；零件建模時(shí)提供自動(dòng)尺寸標(biāo)注、草圖共享、草圖著色、套合樣條曲線、擴(kuò)展設(shè)計(jì)、分離實(shí)體設(shè)計(jì)、輪廓與區(qū)域、本地化的操作、布爾運(yùn)算、特征范圍、插入零件。這些特點(diǎn)使三維建模更加方便快捷[4]。
2.2.構(gòu)架
構(gòu)架為H型焊接結(jié)構(gòu)，由兩根側(cè)梁和兩根橫梁組成，兩橫梁間裝有縱向梁。側(cè)粱中間為下凹的魚(yú)腹形，由4塊鋼板組焊成箱形封閉斷面，內(nèi)有密封隔板，使側(cè)梁內(nèi)腔成為空氣彈簧的附加空氣室。橫梁采用日本進(jìn)口無(wú)縫鋼管，無(wú)縫鋼管外徑為φ165.2mm。壁厚為14.3mm[2]。各種吊座均焊在構(gòu)架上。如圖2.1所示
圖2.1 構(gòu)架
1、側(cè)架組成
側(cè)粱中間為下凹的魚(yú)腹形，由4塊鋼板組焊成箱形封閉斷面，內(nèi)有密封隔板，使側(cè)梁內(nèi)腔成為空氣彈簧的附加空氣室。有內(nèi)側(cè)立板、外側(cè)立板、上蓋板、下蓋板、圓筒、上端板等零件組成。
（1） 上蓋板：如圖2.2所示，先繪制草圖如下，拉伸草圖360mm，然后再上蓋板平面進(jìn)行完全貫穿拉伸切除，并將其鏡像，最后繪制圓筒蓋板，拉伸草圖即可。由于其對(duì)稱，將其鏡像得到上蓋板。
圖2.2 上蓋板
（2） 下蓋板：做法與上蓋板類(lèi)似。
（3） 側(cè)立板：繪制如圖2.3所示草圖，拉伸12mm；然后繪制內(nèi)側(cè)小圓，拉伸切除。
圖2.3 側(cè)立板
2、 橫梁
橫梁采用日本進(jìn)口無(wú)縫鋼管外徑為φ165.2mm。壁厚為14.3mm。各種吊座均焊在構(gòu)架上，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，在保證足夠強(qiáng)度和剛度的基礎(chǔ)上，盡量減輕重量。繪制時(shí)先生成主體部分，再拉伸切除使其成為空心。
圖2.4 橫梁
3、 定位座
(1) 繪制如圖2.5所示草圖，拉伸12mm，然后在拉伸面上繪制草圖拉伸凸臺(tái)15mm，然后創(chuàng)建基準(zhǔn)面，將以上特征鏡像。然后拉伸切除節(jié)點(diǎn)裝置安裝座及螺紋孔。
(2) 繪制拉伸定位座筋板，并將（1）中所繪制特征選擇筋板中心基準(zhǔn)面鏡像。
圖2.5 定位座
4、 牽引拉桿座
(1) 繪制如圖2.6所示草圖，拉伸12mm，然后在拉伸面上繪制草圖拉伸凸臺(tái)15mm。然后創(chuàng)建基準(zhǔn)面，將以上特征鏡像。然后拉伸切除牽引拉桿安裝座及螺紋孔。
(2) 如圖2.6所示繪制定位座筋板草圖，，并將（1）中所繪制特征選擇筋板中心基準(zhǔn)面鏡像。
圖2.6 牽引拉桿座
5、圓筒
(1) 繪制圓筒主體草圖，拉伸171mm，如圖2.7所示
(2) 繪制垂向減振器安裝座及夾板安裝凸臺(tái)，拉伸150mm
(3) 切除生成垂向減振器及吊鉤安裝座，由于兩邊對(duì)稱，將其鏡像得到另一邊。
(4) 拉伸切除打孔，垂向減振器螺栓安裝孔和吊鉤安裝孔
圖2.7 圓筒
5、 縱向梁
(1) 上蓋板：繪制如圖2.8所示草圖，將其拉伸100mm，得到縱向梁上蓋板主體。然后在縱向梁上蓋板平面繪制安裝座，將其鏡像即可得到縱向梁上蓋板。
圖2.8 縱向梁上蓋板
(2) 下蓋板：做法與上蓋板類(lèi)似，三維圖如圖2.9所示
圖2.9 縱向梁下蓋板
(3) 側(cè)立板：繪制如圖2.10所示草圖，拉伸12mm
圖2.10 縱向梁側(cè)立板
6、 防過(guò)沖座
防過(guò)沖座有四塊板組成，其中兩側(cè)不完全對(duì)稱，有一塊傾角恰好相反。
(1) 防過(guò)沖板：共四塊，繪制如圖2.11所示草圖，拉伸20mm即可
圖2.11 防過(guò)沖板
(2) 防過(guò)沖座內(nèi)筋：內(nèi)側(cè)兩塊筋一樣，繪制如圖2.12所示草圖，拉伸20mm。
圖2.12 防過(guò)沖座內(nèi)筋
(3) 防過(guò)沖座外筋：繪制如圖2.13所示草圖，拉伸20mm，安裝傾角恰好相反。
圖2.13 防過(guò)沖座筋
7、 抗蛇形減振器安裝座
(1) 繪制如圖2.14所示草圖，拉伸14mm，然后進(jìn)行圓角處理，并打螺栓安裝孔。
(2) 選擇前視基準(zhǔn)面，創(chuàng)建距離為60mm和80mm的基準(zhǔn)面1和基準(zhǔn)面2。
(3) 分別在以上兩個(gè)創(chuàng)建的基準(zhǔn)面上繪制如圖2.14所示筋板草圖，拉伸筋板10mm，并將其鏡像。
圖2.14 抗蛇形減振器座
8、 橫向減振器座
(1) 繪制如圖2.15所示草圖，拉伸12mm。
(2) 繪制如圖2.15所示吊座草圖，拉伸180mm，得到橫向減振器安裝吊座。
(3) 繪制加強(qiáng)筋
圖2.15 橫向減振器座
9、 制動(dòng)吊梁
(1) 上蓋板：如圖2.16所示草圖，拉伸180mm。然后在上蓋板上平面繪制安裝座。
圖2.16 制動(dòng)吊梁上蓋板
(2) 下蓋板：下蓋板建模方式與上蓋板類(lèi)似，其三維圖如圖2.17所示。
圖2.17 制動(dòng)吊梁下蓋板
(3) 側(cè)立板：繪制如圖2.18所示草圖，拉伸12mm。
圖2.18 制動(dòng)吊梁側(cè)立板
(4) 制動(dòng)吊座：繪制如圖2.19所示草圖，拉伸10mm。
圖2.19 制動(dòng)吊座
(5) 制動(dòng)卡鉗安裝座：繪制如圖2.20所示草圖，拉伸10mm，然后進(jìn)行圓角處理。
圖2.20 制動(dòng)卡鉗安裝座
2.3軸箱定位裝置
CW-200K型轉(zhuǎn)向架的軸箱定位方式采用轉(zhuǎn)臂式分體定位裝置，通過(guò)橡膠節(jié)點(diǎn)保證縱、橫向定位，節(jié)點(diǎn)組裝時(shí)從轉(zhuǎn)臂端部壓入。轉(zhuǎn)臂和箍整體加工，通過(guò)螺栓將其連接，分解時(shí)只需將箍和轉(zhuǎn)臂間螺栓擰開(kāi)即可將輪對(duì)推出。軸箱定位裝置包括：輪對(duì)、軸箱彈簧、軸端安裝、軸箱垂向減振器、節(jié)點(diǎn)裝置、轉(zhuǎn)臂[2]。
圖2.21 軸箱定位裝置
1. 車(chē)輪 2.車(chē)軸 3.防塵擋圈 4.轉(zhuǎn)臂 5.軸箱 6.箍 7.軸承 8.壓板 9.放松片 10.軸箱蓋
11. 鎖緊板 12.節(jié)點(diǎn) 13.橡膠墊 14.調(diào)整墊 15.下夾板 16.彈簧 17.上夾板 18.螺母
19.螺栓 20.吊鉤 21.軸箱減振器
2.3.1輪對(duì)
CW-200K型轉(zhuǎn)向架車(chē)軸軸重為15.5t，車(chē)軸軸徑中心距為2000m，軸型為RD3A1。車(chē)輪采用KKD車(chē)輪。制動(dòng)方式為軸盤(pán)式制動(dòng)，每軸二個(gè)制動(dòng)盤(pán)，車(chē)軸軸承采用SKF生產(chǎn)的短圓柱滾子軸承。
(1) 車(chē)軸：
a) 選擇前世基準(zhǔn)面，繪制直徑為174mm的圓，然后拉伸615mm，得到軸身，
b) 在拉伸后的軸身前端面，繪制直徑194mm的圓，拉伸195mm得到輪座，
c) 在拉伸后輪座的前端面，繪制直徑165的圓，拉伸80mm得到防塵板座，
d) 在拉伸后的防塵板座前端面繪制直徑130的圓，拉伸200mm得到軸頸，
e) 然后以前視基準(zhǔn)面為基準(zhǔn)創(chuàng)建距離其430mm的基準(zhǔn)面1，在基準(zhǔn)面1上繪制直徑為198mm的圓，兩側(cè)拉伸160mm得到制動(dòng)盤(pán)安裝座，
f) 然后選擇前世基準(zhǔn)面為鏡像面，將以上特征鏡像即可得到如圖2.22所示車(chē)軸。
圖2.22 車(chē)軸
(2) 車(chē)輪：
a) 選擇右視基準(zhǔn)面，繪制直徑為979mm的圓，拉伸180mm得到車(chē)輪輪坯
b) 然后選擇上視基準(zhǔn)面，繪制如圖2.23所示草圖，旋轉(zhuǎn)切除左輻板。
c) 繼續(xù)選擇上視基準(zhǔn)面，繪制如圖2.23所示草圖，旋轉(zhuǎn)切除右輻板。
d) 選擇輪坯的特征端面，繪制直徑為194mm的圓，貫穿切除得到輪轂孔。
e) 在上視基準(zhǔn)面繪制如圖2.23所示踏面草圖，旋轉(zhuǎn)切除得到踏面。
圖2.23 車(chē)輪
(3) 制動(dòng)盤(pán)：
a) 選擇右視基準(zhǔn)面，繪制直徑為840mm的圓，兩側(cè)對(duì)稱拉伸110mm
b) 選擇拉伸端面，繪制直徑為268mm的圓，拉伸20mm。將其沿右視基準(zhǔn)面鏡像。
c) 選擇端面，繪制直徑為228mm的圓，貫穿切除得到轂孔。
d) 選擇上視基準(zhǔn)面，繪制如圖2.24所示草圖，旋轉(zhuǎn)切除得到中間中空部分。
e) 選擇中間切除端面，繪制筋板，并將其圓周整列得到如圖2.24所示制動(dòng)盤(pán)。
圖2.24 制動(dòng)盤(pán)
2.3.2軸端安裝
軸端安裝主要有轉(zhuǎn)臂、轉(zhuǎn)臂箍、軸箱體、軸箱蓋、防塵擋圈等螺栓螺母標(biāo)準(zhǔn)件組成?，F(xiàn)將主要零件以及它的畫(huà)法陳述如下：
(1) 轉(zhuǎn)臂：
轉(zhuǎn)臂是一個(gè)比較復(fù)雜的零件，無(wú)法直接通過(guò)草圖生成，只能先繪制出整體大致模型，再將多余的部分切除，并將其他特征逐步添加。
a) 繪制特征主體：繪制如圖2.25所示草圖，拉伸160mm得到轉(zhuǎn)臂主體。
b) 然后在拉伸后安裝軸箱體上端面，繪制草圖，拉伸軸箱彈簧安裝座。
c) 選擇軸箱體安裝位置下端面，繪制轉(zhuǎn)臂座及垂向減振器安裝座。
d) 創(chuàng)建右側(cè)筋板，共三塊，分別繪制三個(gè)草圖，分別生成筋特征。
e) 創(chuàng)建左側(cè)筋板，并將其鏡像。
圖2.25 轉(zhuǎn)臂
(2) 軸箱體
a) 繪制如圖2.26所示草圖，旋轉(zhuǎn)生成軸箱體主體部分。
b) 然后建造凸臺(tái)，繪制如圖2.26所示草圖，拉伸23mm，得到凸臺(tái)。
圖2.26 軸箱體
(3) 軸箱蓋
a) 如圖2.27所示，先通過(guò)拉伸、拉伸切除等命令得到基本模型。
b) 然后繪制凸臺(tái)草圖，拉伸25mm。
c) 最后繪制軸箱蓋草圖，旋轉(zhuǎn)即可。
圖2.27 軸箱蓋
(4) 轉(zhuǎn)臂箍：與轉(zhuǎn)臂配合，通過(guò)螺栓螺母緊固件連接將軸箱體、軸箱蓋、防塵擋圈軸承組裝的軸端裝置安裝。
a) 根據(jù)轉(zhuǎn)臂尺寸，繪制草圖，拉伸轉(zhuǎn)臂箍主體，如圖2.28所示。
b) 繪制一個(gè)安裝座凸臺(tái)，拉伸25mm，并對(duì)其進(jìn)行R10圓角處理。
c) 將安裝座凸臺(tái)沿兩個(gè)方向鏡像。
圖2.28 轉(zhuǎn)臂箍
2.3.3軸箱彈簧
車(chē) 型 代 號(hào)
旋向
直徑
d
中徑
D
有效圈數(shù)
總
圈數(shù)
自由高
H±3
剛度
kN/mm
自重載荷下
試驗(yàn)載荷下
合成剛度KN/mm
自重載荷下
載荷KN
高度
±3
載荷KN
高度
±3
載荷KN
高度±3
CCK207X硬臥CCK208X 軟臥CCK228 高包
CCKZ53-21
右
25
135
6.8
8.3
324
0.3
15.3
257
27
206
0.812
54.88
257
CCKZ53-21
左
40
219
4.1
5.6
324
0.5
39.6
257
69
206
CCK209X餐車(chē)
一位轉(zhuǎn)向架
CCKZ53-21001
右
28
135
6.2
7.7
300
0.395
17
257
34
213
1.112
47.87
257
CCKZ53-21002
左
42
220
4
5.5
300
0.717
30.9
257
62
213
CCK209X餐車(chē)
二位轉(zhuǎn)向架
CCKZ53-21
右
28
135
6.2
7.7
308
0.4
20.2
257
38
213
1.112
57.18
257
CCKZ53-21
左
42
220
4
5.5
308
0．7
37
257
68
213
彈簧裝置由內(nèi)、外圈彈簧、彈簧上、下夾板及螺栓、螺母組成。螺母上開(kāi)有銷(xiāo)孔，彈簧組裝后需穿開(kāi)口銷(xiāo)。彈簧參數(shù)如表2.1所示：
表2.1 軸箱彈簧參數(shù)
(1) 上下夾板：負(fù)責(zé)夾住彈簧，上夾板直接繪制如圖2.29草圖旋轉(zhuǎn)生成，下夾板還有四個(gè)缺口，畫(huà)出一個(gè)陣列其他三個(gè)。
圖2.29 上下夾板
(2) 內(nèi)外圓簧：根據(jù)表中彈簧參數(shù)，先畫(huà)出彈簧螺旋線的輪廓圓，然后再以這條線為基準(zhǔn)生成螺旋線；在螺旋線一端畫(huà)出和彈簧直徑大小的圓，掃描螺旋線就生成了彈簧。由于這樣生成的彈簧兩端都是圓柱體，無(wú)法放置在上下夾板中，需要將兩端切為平面。
圖2.30 軸箱彈簧
(3) 螺栓：如圖2.31所示，該螺栓為非國(guó)標(biāo)庫(kù)文件，螺栓頭部有橡膠絕緣電阻不小于300MΩ，橡膠硬度紹爾70～75，橡膠與金屬的結(jié)合強(qiáng)度不小于6MPa，螺紋機(jī)械性能滿足GB/T 3098.2對(duì)8.8級(jí)螺栓的要求。
圖2.31 螺栓
2.3.4節(jié)點(diǎn)裝置
節(jié)點(diǎn)裝置包括兩個(gè)橡膠節(jié)點(diǎn)、轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)軸套和蓋形螺母。一系定位的縱、橫向剛度均由橡膠節(jié)點(diǎn)決定，同一轉(zhuǎn)向架各位置節(jié)點(diǎn)剛度值應(yīng)作原始記錄，相差值應(yīng)≤0.2MN/m[2]。
圖2.32 節(jié)點(diǎn)裝置
1. 蓋形螺母 2. 轉(zhuǎn)軸套 3. 橡膠節(jié)點(diǎn) 4. 轉(zhuǎn)軸
(1) 蓋形螺母：標(biāo)準(zhǔn)件直接在Solidworks零件庫(kù)調(diào)取，只需修改其參數(shù)即可。
圖2.33 蓋形螺母
(2) 轉(zhuǎn)軸套：如圖2.34所示，先畫(huà)半圓錐草圖，旋轉(zhuǎn)生成實(shí)體。然后在圓錐端面作方形軸套草圖，拉伸50mm，然后在端面中心繪制直徑為32mm的圓，完全貫穿切除。
圖2.34 轉(zhuǎn)軸套
(3) 定位套：繪制如圖2.35所示草圖，旋轉(zhuǎn)基體得到定位套。
圖2.35 定位套
(4) 轉(zhuǎn)軸：建模方式與轉(zhuǎn)軸套類(lèi)似。繪制如圖2.36所示草圖，旋轉(zhuǎn)得到主體，然后對(duì)零件棱角進(jìn)行圓角處理，并在轉(zhuǎn)軸小端面進(jìn)行62mm的M30的螺紋處理然后在圓錐體端面拉伸方形定位套。
圖2.36 轉(zhuǎn)軸
2.4.中央懸掛裝置
中央懸掛為無(wú)搖枕結(jié)構(gòu)，采用高柔性空氣彈簧。兩側(cè)設(shè)兩個(gè)橫向減振器，兩個(gè)橫向止擋，橫向止檔與縱向梁的間隙為40±2mm。車(chē)體與轉(zhuǎn)向架間裝有兩個(gè)對(duì)稱的抗蛇行減振器，減小車(chē)輛在高速運(yùn)行時(shí)輪緣磨耗和懸掛系統(tǒng)的作用力，提高車(chē)輛運(yùn)行穩(wěn)定性和運(yùn)行平穩(wěn)性。中央懸掛裝置包括空氣彈簧、高度閥、差壓閥、牽引裝置、抗側(cè)滾扭桿、安全鋼絲繩等[2]。
圖2.37 中央懸掛裝置
1、 牽引支座 2、牽引拉桿 3、橫向減振器 4、空氣彈簧
5、 抗蛇形減振器座 6、抗蛇形減振器 7、抗側(cè)滾扭桿
2.4.1.牽引支座組成
牽引支座組成是中央懸掛裝置的主要組成部分，其上分布有兩個(gè)橫向減振器，與構(gòu)架中央的橫向減振器座通過(guò)螺栓相連接，牽引拉桿與構(gòu)架的牽引拉桿座相連接，同時(shí)上端板通過(guò)螺栓與車(chē)體相連接。其組成較為復(fù)雜，不僅是牽引座，上邊還安裝有緩沖器安裝座，橫向減振器座。牽引拉桿座，牽引支座由三塊立板、九塊筋板、兩塊定位塊和連接板以及定位圈組成。
(1) 牽引支座：如圖2.38所示，建模過(guò)程首先建上端板，然后再創(chuàng)建基準(zhǔn)面，繪制立板草圖，拉伸12mm，然后在已有的立板上建造牽引拉桿安裝座、橫向緩沖器安裝座、橫向減振器安裝座。最后將以上立板創(chuàng)建特征鏡像即可。
圖2.38 牽引支座
(2) 牽引拉桿：如圖2.39所示繪制草圖，拉伸170mm，得到牽引拉桿主體。然后在已拉伸端面，繪制螺栓安裝位置，并打螺栓安裝孔。
圖2.39 牽引拉桿
2.4.2.抗側(cè)滾扭桿
抗側(cè)滾扭桿主要有扭桿、扭臂、連桿，支撐座組成。
(1) 扭桿：繪制φ60mm的草圖，對(duì)稱拉伸1500mm，再創(chuàng)建距離中心575mm的基準(zhǔn)面，在該基準(zhǔn)面上繪制φ70mm的草圖，兩側(cè)拉伸64mm，鏡像即可得到扭桿，如圖2.40所示。
圖2.40 扭桿
(2) 扭臂：扭臂是一個(gè)大塊不規(guī)則零件，需要建造實(shí)體，然后將其分步切除。
a) 繪制如圖2.41所示草圖，拉伸158mm，得到轉(zhuǎn)臂實(shí)體。
b) 如圖2.41所示，在已拉伸實(shí)體地面繪制草圖，完全貫穿切除。
c) 切除連桿安裝位置以及連桿螺栓安裝孔。并對(duì)各棱角進(jìn)行圓角處理。
圖2.41 扭桿轉(zhuǎn)臂
(3) 連桿：與牽引拉桿相似，三維模型如圖2.42所示。
圖2.42 連桿
(4) 支撐座：如圖2.43所示，首先建造支撐座底板，然后在地板上建圓柱體，其中圓柱體一段與扭桿同心配合，另一端為防塵板。最后通過(guò)四塊筋板將其二者連接。
圖2.43 支撐座
至此，CW-200K型轉(zhuǎn)向架主要零部件造型結(jié)束，通過(guò)此次造型，讓我對(duì)轉(zhuǎn)向架的總體結(jié)構(gòu)有了了解，了解了轉(zhuǎn)向架主要零部件的結(jié)構(gòu)。同時(shí)，對(duì)SolidWorks軟件的基本建模命令有了一定的認(rèn)識(shí)。接下來(lái)將要進(jìn)行主要零部件的裝配。
3.CW-200K轉(zhuǎn)向架的虛擬裝配
3.1.虛擬裝配簡(jiǎn)介
在零件造型完成之后，根據(jù)設(shè)計(jì)意圖將不同的零件組裝在一起，形成與實(shí)際產(chǎn)品裝配想一致的裝配結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行相應(yīng)的分析評(píng)價(jià)過(guò)程為裝配設(shè)計(jì)。裝配設(shè)計(jì)是三維CAD軟件的三大基本功能單元之一，在現(xiàn)代設(shè)計(jì)中，裝配已不再局限于單純的表達(dá)產(chǎn)品零件之間的配合關(guān)系，而是更多的拓展到工程實(shí)踐應(yīng)用領(lǐng)域，如運(yùn)動(dòng)分析、干涉檢查、有限元分析、仿真模擬、自上而下設(shè)計(jì)等諸多方面[5]。
三維CAD軟件一般可以支持自下而上和自上而下兩種裝配造型設(shè)計(jì)方法。Solidworks軟件中，裝配設(shè)計(jì)能從細(xì)節(jié)上幫助機(jī)械設(shè)計(jì)工程師提高工作效率。其特點(diǎn)如下：組合的配合參考、零部件陣列、另存為、配合修復(fù)工具、替換零件、調(diào)色板裝配體、物理仿真、提供物理動(dòng)力學(xué)等的軟件功能；創(chuàng)建新的裝配體時(shí)，可直接參照現(xiàn)有的其他裝配體，可以直接調(diào)用，并保持鏈接關(guān)系[5]。
同時(shí)在設(shè)計(jì)具有成千上萬(wàn)個(gè)零件的大型裝配體時(shí)可獲得其他軟件無(wú)可比擬的優(yōu)異性能。用戶可將零部件拖放到恰當(dāng)?shù)奈恢?。利用軟件自身提供的零部件鏡像功能可以快速地完成設(shè)計(jì)，同時(shí)我們也可以根據(jù)現(xiàn)有的對(duì)稱設(shè)計(jì)創(chuàng)建新的裝配體。使用智能零件技術(shù)可以簡(jiǎn)化紛繁重復(fù)枯燥的工作任務(wù)，這種技術(shù)是一種使裝配體自動(dòng)進(jìn)行任務(wù)的創(chuàng)新。
在完成裝配后，用戶無(wú)需新建文件就可以可以輕松在已有的裝配體內(nèi)部進(jìn)行裝配體爆炸圖的生成與編輯，爆炸動(dòng)畫(huà)和爆炸動(dòng)畫(huà)解除可以真實(shí)模擬裝配體的拆裝過(guò)程，用戶可以清楚的了解裝配體的裝配和定義關(guān)系以正確指導(dǎo)生產(chǎn)。高級(jí)配合更能準(zhǔn)確地對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的描述，包括齒輪配合，凸輪配合，和極限配合。查閱已經(jīng)完成的裝配體時(shí)，輕化子裝配體設(shè)置，可以減少打開(kāi)和處理大型裝配體所需的時(shí)間。
3.2.輪對(duì)
輪對(duì)裝配是由車(chē)軸、車(chē)輪和制動(dòng)盤(pán)裝配組成，如圖3.1所示，其特點(diǎn)是：過(guò)盈配合，輪軸同轉(zhuǎn)。裝配步驟如下：
(1) 將車(chē)軸插入，作為固定零件。
(2) 將兩個(gè)車(chē)輪插入裝配體，添加車(chē)輪輪轂孔面與車(chē)軸輪座同心配合，然后添加兩車(chē)輪內(nèi)側(cè)面距離1353mm配合。然后添加高級(jí)對(duì)稱配合，使已添加的距離為1353mm的配合關(guān)于車(chē)軸中心對(duì)稱。
(3) 將兩個(gè)制動(dòng)盤(pán)插入裝配體，添加制動(dòng)盤(pán)輪轂孔面與車(chē)軸制動(dòng)盤(pán)座同心配合，然后添加兩車(chē)輪內(nèi)側(cè)面距離860mm配合。然后添加高級(jí)對(duì)稱配合，使已添加的距離為860mm的配合關(guān)于車(chē)軸中心對(duì)稱。
圖3.1 輪對(duì)裝配
3.3.軸箱定位裝置
軸箱定位裝置采用分體式軸箱結(jié)構(gòu)的無(wú)磨耗轉(zhuǎn)臂式軸箱定位，軸箱轉(zhuǎn)臂一端與軸箱體連接,另一端壓裝定位節(jié)點(diǎn)，并通過(guò)定位座與構(gòu)架相連。軸箱定位裝置主要包括輪對(duì)、軸承組合、軸箱定位節(jié)點(diǎn)、軸箱彈簧和垂向減振器等部分。裝配圖如圖3.2所示，裝配過(guò)程如下：
(1) 將轉(zhuǎn)臂作為固定件，插入轉(zhuǎn)臂箍，使得與轉(zhuǎn)臂同心，側(cè)面與轉(zhuǎn)臂重合，最后使轉(zhuǎn)臂與轉(zhuǎn)臂箍上下面重合。使他們定位部分的兩個(gè)小圓同心即可。并加裝螺栓螺母。
(2) 軸端安裝，以軸箱體為固定件，插入防塵擋圈，使其與軸箱體同心，并且防塵擋圈內(nèi)側(cè)面與軸箱體重合。插入兩個(gè)圓柱滾子軸承的標(biāo)準(zhǔn)件，使其與軸箱體內(nèi)側(cè)圓柱面同心，且軸承外側(cè)面與軸箱體軸肩重合。
(3) 插入軸端安裝，與轉(zhuǎn)臂中心部分同心，然后使軸箱外側(cè)定位部分與轉(zhuǎn)臂部分重合，上視基準(zhǔn)面與轉(zhuǎn)臂上視基準(zhǔn)面重合即可。
(4) 插入軸箱蓋，與軸箱同心，內(nèi)側(cè)面與軸箱外側(cè)面重合，最后使他們定位部分的兩個(gè)小圓同心即可，并加裝螺栓螺母。
(5) 軸箱彈簧裝置，以下夾板為固定部分，插入內(nèi)外彈簧分別使其上視基準(zhǔn)面和前視基準(zhǔn)面與下夾板的上視基準(zhǔn)面和前視基準(zhǔn)面重合，然后讓彈簧下端與下夾板重合，最后插入上蓋板，只需內(nèi)側(cè)與彈簧上部分重合，與下夾板同心即可。
(6) 將軸箱彈簧插入轉(zhuǎn)臂上部分的圓盤(pán)里邊，只需下夾板外側(cè)和轉(zhuǎn)臂圓盤(pán)外側(cè)重合并同心即可。
(7) 節(jié)點(diǎn)裝置，以轉(zhuǎn)軸作為固定件，分別在其上插入轉(zhuǎn)軸套，定位套并添加圓錐面同心配合。最后將蓋形螺母與轉(zhuǎn)軸同心及面配合。
(8) 插入節(jié)點(diǎn)裝置，使其與轉(zhuǎn)臂節(jié)點(diǎn)裝置安裝孔同心，并且節(jié)點(diǎn)裝置中心面與轉(zhuǎn)臂中心面重合，最后添加鎖緊板至節(jié)點(diǎn)裝置即可。
圖3.2 軸箱定位裝置裝配
3.4.中央懸掛裝置
CW-200K型轉(zhuǎn)向架中央懸掛裝置采用空氣彈簧及減振器。牽引方式為單牽引拉桿。包括空氣彈簧、橫向減振器、抗蛇行減振器、抗側(cè)滾扭桿、防過(guò)充裝置及牽引裝置等主要部件的裝配。裝配圖如圖3.3所示，裝配過(guò)程如下：
圖3.3 中央懸掛裝置裝配
3.4.1.抗側(cè)滾扭桿
抗側(cè)滾扭桿，通過(guò)支撐體連接在構(gòu)架橫梁下側(cè)的安裝座上，連桿則直接連接在車(chē)體上。如圖3.4所示，裝配過(guò)程如下：
圖3.4 抗側(cè)滾扭桿裝配
(1) 將扭桿作為固定部分，先插入扭臂，扭臂中間圓柱面與扭桿扭臂安裝座圓柱面同心，扭臂中心面與安裝座中心面重合，扭臂下底面與上視基準(zhǔn)面平行。
(2) 再插入連桿，連桿兩端的銷(xiāo)軸與扭臂下部開(kāi)口處重合，連桿銷(xiāo)軸上的定位小孔和扭臂上的螺栓孔同心。并添加螺栓與螺母。
(3) 插入支撐座，兩支撐座內(nèi)側(cè)平行，上部固定部分也平行，并與扭桿的上視基準(zhǔn)面重合，添加兩支撐座之間的距離即可完成定位裝配。
3.4.2.牽引支座組成
牽引支座組成，通過(guò)安裝在其上的兩個(gè)橫向減振器與構(gòu)架上的橫向減振器安裝座用螺栓螺母連接。另外牽引拉桿則與構(gòu)架橫梁上的牽引拉桿座進(jìn)行配合，直接將牽引拉桿裝入槽內(nèi)，并加裝鎖緊板，通過(guò)螺栓螺母緊固連接上端面與車(chē)體連接。如圖3.5所示，裝配過(guò)程如下：
圖3.5 牽引支座裝配
(1) 將牽引支座為做固定件,插入牽引拉桿，將牽引拉桿裝入牽引支座槽內(nèi)，添加配合。并通過(guò)鎖緊板、螺栓螺母緊固。
(2) 插入橫向緩沖器，直接將緩沖期插入圓柱面添加同心與面重合配合。并通過(guò)螺母將其緊固。
(3) 插入橫向減振器，使其上的兩個(gè)小孔與牽引支座小孔同心，再添加面重合，最后裝入螺栓螺母。
3.5.轉(zhuǎn)向架總體虛擬裝配
CW-200K轉(zhuǎn)向架的總體裝配，是將上面的構(gòu)架+中央懸掛裝置落在兩個(gè)軸箱裝置（含輪對(duì)）上，通過(guò)構(gòu)架的垂向減振器安裝座和橫向減振器安裝座與軸箱裝置中的垂向減振器和牽引支座組成的橫向減振器通過(guò)螺栓螺母緊固連接，還有軸箱裝置中的節(jié)點(diǎn)裝置與構(gòu)架的節(jié)點(diǎn)安裝座通過(guò)鎖緊板用螺栓螺母緊固連接。除將以上部件裝配外，還需將抗蛇形減振器安裝在構(gòu)架的安裝座上。其技術(shù)指標(biāo)如表5.2.5.1所示：
表5.2.5.1 技術(shù)指標(biāo)
項(xiàng)目
技術(shù)指標(biāo)
項(xiàng)目
技術(shù)指標(biāo)
運(yùn)行速度
160km/h
輪距
915
試驗(yàn)速度
200km/h
空簧橫向跨距
2000
基礎(chǔ)制動(dòng)
盤(pán)形制動(dòng)+防滑器
軸型
RD3A1
適用軌距
1435
軸重
16.5t
適用限界
GB146.1-83
質(zhì)量
6300
空簧上平面高
937
曲線半徑（正線）
145m
軸距
2500
曲線半徑（緩行）
100m
總裝配圖如圖3.6所示，裝配過(guò)程如下：
圖3.6 CW-200K轉(zhuǎn)向架總裝配
(1) 選擇軸箱裝置（含輪對(duì)）為固定件，并插入另一個(gè)軸箱裝置，添加車(chē)軸中心距2500mm，且兩車(chē)軸上視基準(zhǔn)面和右視基準(zhǔn)面重合。
(2) 插入構(gòu)架（含中央懸掛裝置），使構(gòu)架中任意兩個(gè)圓筒與軸箱上夾板同心配合，再添加構(gòu)架上蓋板下表面與軸箱上夾板面重合即可。
(3) 插入抗蛇形減振器，使其上的兩個(gè)小孔與構(gòu)架上抗蛇形減振器安裝座小孔同心，并添加座與減振器兩個(gè)面重合配合。
(4) 將軸箱垂向減振器與構(gòu)架上垂向減振器安裝座兩小孔進(jìn)行同心配合，并用螺栓螺母緊固連接。
(5) 將軸箱節(jié)點(diǎn)裝置鎖緊板與構(gòu)架上定位座通過(guò)螺栓螺母緊固連接。
(6) 將牽引支座組成橫向減振器與構(gòu)架上橫向減振器安裝座兩小孔進(jìn)行同心配合，并用螺栓螺母緊固連接。
(7) 此時(shí)，轉(zhuǎn)向架總體裝配結(jié)束。
至此，CW-200K轉(zhuǎn)向架的所有零件的三維建模與整體的虛擬裝配結(jié)束，接下來(lái)我們也可以根據(jù)自身的興趣愛(ài)好對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)模擬仿真或者對(duì)其構(gòu)架、輪對(duì)進(jìn)行有限元分析。通過(guò)整個(gè)過(guò)程的實(shí)際操作，掌握了CW-200K轉(zhuǎn)向架的基本結(jié)構(gòu)和其中各零部件的的裝配約束關(guān)系，同時(shí)也簡(jiǎn)單了解了轉(zhuǎn)向架的拆裝工藝過(guò)程。同時(shí)三位實(shí)體建模的過(guò)程對(duì)接下來(lái)即將進(jìn)行的機(jī)械加工工藝分析可以給予一定的指導(dǎo)作用。
4.CW-200K轉(zhuǎn)向架工藝分析
4.1.機(jī)械加工工藝基礎(chǔ)
機(jī)械的加工過(guò)程是指將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜窟^(guò)程。他包括：毛胚制造、零件機(jī)械加工和熱處理、裝配、成品油漆、質(zhì)量檢驗(yàn)等主要生產(chǎn)過(guò)程以及工具、量具、夾具制造，材料與半成品的運(yùn)輸、存儲(chǔ)、設(shè)備維修、動(dòng)力供應(yīng)等輔助生產(chǎn)過(guò)程[6]。
為了能具體確切的說(shuō)明工藝過(guò)程，以利于分工，有序的組織生產(chǎn)和管理，將工藝過(guò)程分為工序、安裝或定位、工步、走刀等組成部分。
(1) 工序：一個(gè)或一組工人，在同一臺(tái)設(shè)備或同一工作地點(diǎn)，對(duì)同一個(gè)或同時(shí)對(duì)幾個(gè)工件所連續(xù)完成的那一部分加工工作。
(2) 安裝：在同一道工序中，工件經(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工序。
(3) 工位：在一道工序中，當(dāng)工件裝夾在移位工作臺(tái)或回轉(zhuǎn)夾懸上，作若干次工作位置的改變，則工件每占據(jù)一個(gè)位置所完成的那一部分工序，稱一個(gè)工位。
(4) 工步：在一個(gè)安裝或工位中，加工表面，切削刀具及切削用量均不變的情況下，所連續(xù)完成的那一部分工作。工步是組成工藝過(guò)程最基本的單元。
(5) 走刀：在一個(gè)工步中若加工余量大，要分幾次切削，每次切削就是一次走刀。走刀是工藝過(guò)程最小單元[6]。
4.2.主要零部件機(jī)械加工工藝分析
4.2.1.車(chē)軸
車(chē)軸是機(jī)器中經(jīng)常遇到的典型零件之一。他主要用來(lái)支承傳動(dòng)零部件，傳遞扭矩和承受載荷。軸類(lèi)零件是旋轉(zhuǎn)體零件，其長(zhǎng)度大于直徑，一般有同心軸的外圓柱面、圓錐面、內(nèi)孔和螺紋及相應(yīng)的端面組成。根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀的不同，軸類(lèi)零件可分為光軸、階梯軸、空心軸和曲軸等。目前由于鐵路客車(chē)的速度不斷提高，為了減輕重量，減小列車(chē)在高速運(yùn)行時(shí)對(duì)鋼軌的沖擊，所以大部分都采用了空心車(chē)軸。各車(chē)輛廠由于條件不同，所以工藝差別也有很大區(qū)別。一般來(lái)說(shuō)，毛坯制造這個(gè)過(guò)程不由車(chē)輛廠來(lái)做，都是從外廠購(gòu)買(mǎi)已經(jīng)加工好內(nèi)孔的車(chē)軸毛坯[7]。各工序名稱及相應(yīng)的加工余量和表面粗糙度如表4.1所示[9]?？招能?chē)軸毛坯進(jìn)入車(chē)輛廠后進(jìn)行機(jī)械加工的主要機(jī)械加工工藝過(guò)程如下：
(1) 毛坯以外圓定位，在雙面銑床上粗銑毛坯兩端面；
(2) 以內(nèi)孔定位，在臥式鏜床上粗、精鏜兩直徑約74毫米的堵頭孔，刮兩端面；
(3) 在壓床上壓入兩端專用堵頭；
(4) 以兩堵頭上的中心孔定位，在車(chē)軸仿形床上半精車(chē)軸頸、防塵座、輪座、制動(dòng)盤(pán)坐和軸身；
(5) 以輪座面定位，精銑兩端面，保證2146毫米的尺寸；
(6) 以輪座面定位，在組合機(jī)床上對(duì)六個(gè)M16-6H孔加工，分別經(jīng)鉆孔、擴(kuò)孔、攻絲三個(gè)工位；
(7) 修研中心孔，以中心孔定位，精車(chē)軸頸、防塵座、輪座、制動(dòng)盤(pán)座及軸肩圓弧角；
(8) 磨輪座，制動(dòng)盤(pán)座；
(9) 滾壓輪座、制動(dòng)盤(pán)座、軸座、軸身及R25圓?。?
(10) 精磨防塵座、軸頸；
(11) 交驗(yàn)。
在加工過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)安排必要的熱處理工序，以保證其機(jī)械性能和加工精度，并改善工件的切削加工性[7]。
表4.1 各工序名稱及相應(yīng)的加工余量和表面粗糙度
工序名稱
表面粗糙度
加工余量
切軸頭
12.5
3
超聲波探傷
鉆中心孔及工藝孔
6.3
22
粗車(chē)
25
20~80
半精車(chē)
3.2
5
精車(chē)端面，修光中心孔
12.5
5
鉆、鉸車(chē)軸兩端螺孔
12.5
20.9
超聲波探傷
磨外圓
1.6
0.5
滾壓圓弧
0.8
無(wú)
修整車(chē)軸
成品檢查
磁粉探傷
4.2.2.車(chē)輪
我國(guó)客、貨車(chē)長(zhǎng)期采用馬鞍山車(chē)輪廠生產(chǎn)的輾鋼車(chē)輪，它具有強(qiáng)度高、重量輕、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但加工工序復(fù)雜，成形后須經(jīng)過(guò)熱處理才能達(dá)到要求的性能指標(biāo)，然后按規(guī)定，加工為半成品，再加工后才可使用。動(dòng)車(chē)組制造用的車(chē)輪毛坯均為半成品，需要加工輪轂孔和內(nèi)側(cè)端面才可與車(chē)軸組裝成輪對(duì)[7]。
高速列車(chē)輕型車(chē)輪加工較為嚴(yán)格，必須滿足下列要求[7]：
(1) 要求踏面及腹板均應(yīng)進(jìn)行仿形加工，用樣板檢查圓弧角，局部間隙小于0.5毫米；
(2) 車(chē)輪加工后，應(yīng)做靜平衡試驗(yàn)，許用靜不平衡量小于等于50g·m；
(3) 輪轂孔表面粗糙度Ra小于3.2微米，圓柱度小于等于0.02毫米，圓度小于等于0.025毫米，圓錐方向應(yīng)有利于壓裝配合連接強(qiáng)度。
車(chē)輪一直由兩道工序加工完成, 即：
(1) 先加工內(nèi)殼面、內(nèi)輻板、輪緣、內(nèi)輞面；
(2) 然后翻身找正加工外殼面、外輻板、外輞面、踏面及孔；
(3) 其中輪緣、踏面在喉部接刀。
車(chē)輪輪轂孔的加工方法因設(shè)備不同而不同，具體如下：
(1) 采用通用立式車(chē)床加工
目前最常用的方法是用C 512A立式車(chē)床精加工輪轂孔，其工藝流程為：
輪徑分類(lèi)→粗車(chē)輪轂孔及車(chē)輪兩側(cè)面→半精車(chē)輪轂孔及外側(cè)圓角R3→精車(chē)輪轂孔及內(nèi)側(cè)R5圓角→檢測(cè)。
這種加工方法，均是使用C 512A型立式車(chē)床，用內(nèi)徑百分表或千分表測(cè)量孔徑，加工精度為H7~H8，粗糙度Ra大約在5至6.3之間，公差帶一般在0.1毫米以內(nèi)，有時(shí)甚至還達(dá)不到。
(2) 采用專用的內(nèi)圓磨頭精加工輪轂孔
前幾道工序均用C 512A立式車(chē)床進(jìn)行，只在精加工孔時(shí)采用磨削工序。其優(yōu)點(diǎn)是可以提高孔的精度，公差帶可控制在0.02毫米，故可實(shí)現(xiàn)輪、軸組裝互換。其內(nèi)表面粗糙度Ra可穩(wěn)定達(dá)到3.2。
(3) 采用適應(yīng)控制的數(shù)控機(jī)床加工
在車(chē)輪輪轂孔精車(chē)的加工中，采用適應(yīng)控制的立式數(shù)控機(jī)床，它與車(chē)軸的磨輪座磨床上安裝的半自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)相連。這樣每一車(chē)軸的輪座實(shí)際加工尺寸自動(dòng)輸入到輪孔加工的適應(yīng)控制系統(tǒng)中，然后根據(jù)軟件規(guī)定的過(guò)盈量及加工過(guò)程的變量，適應(yīng)控制系統(tǒng)控制機(jī)床自動(dòng)完成輪轂孔加工，因而保證加工的車(chē)輪與車(chē)軸的壓裝質(zhì)量要求。
4.2.3.輪對(duì)組裝工藝分析
輪對(duì)是機(jī)車(chē)走行部的重要部件，承受著車(chē)輛的全部載荷，決定著車(chē)輛的運(yùn)行速度。它的質(zhì)量狀況直接危及行車(chē)安全。高速列車(chē)的輪對(duì)是由兩個(gè)車(chē)輪、制動(dòng)盤(pán)（輪盤(pán)和軸盤(pán)）和一根車(chē)軸組成。輪對(duì)分為動(dòng)力輪對(duì)和拖車(chē)輪對(duì)，動(dòng)力輪對(duì)一側(cè)安裝齒輪箱裝置，而拖車(chē)輪對(duì)則安裝兩套軸盤(pán)。車(chē)輪和制動(dòng)盤(pán)都與車(chē)軸按照規(guī)定的壓力和尺寸緊壓配合組裝成一個(gè)整體，其中兩個(gè)車(chē)輪、各車(chē)制動(dòng)盤(pán)要求同類(lèi)型和同材質(zhì)。車(chē)軸和車(chē)輪、制動(dòng)盤(pán)是通過(guò)壓裝方法來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)盈配合連接的，在車(chē)輛制造中輪對(duì)的緊配合連結(jié)均采用壓裝法[7]。
輪對(duì)壓裝工藝過(guò)程
目前路內(nèi)大多數(shù)工廠采用以輪轂孔外端面定位壓裝車(chē)軸的輪對(duì)壓裝方法,其工藝過(guò)程是:
(1) 輪軸套裝:用車(chē)軸專用尺劃出車(chē)軸的全長(zhǎng)中心線,并在車(chē)軸兩端軸頸上套上防護(hù)套;然后將選配好的車(chē)軸輪座表面和車(chē)輪輪轂孔內(nèi)清掃干凈,并均勻地涂抹純凈植物油;最后將兩個(gè)車(chē)輪分別套裝在車(chē)軸的兩端(靠緊輪座)。
(2) 定位:將套裝好的車(chē)輪車(chē)軸吊放到輪對(duì)壓裝專用的移動(dòng)(旋轉(zhuǎn))小車(chē)上,啟動(dòng)小車(chē)開(kāi)關(guān),使輪轂孔的外端面靠緊壓力機(jī)的定位面即完成壓裝的定位。
(3) 壓裝:啟動(dòng)壓力機(jī)進(jìn)行壓裝。通過(guò)專用對(duì)稱尺劃出的車(chē)軸全長(zhǎng)中心線,壓裝到位后(操作者目測(cè)判斷),關(guān)機(jī)停壓(若在壓裝過(guò)程中發(fā)現(xiàn)壓力曲線不合格則立即停壓),打開(kāi)小車(chē)開(kāi)關(guān),將小車(chē)復(fù)位。
(4) 調(diào)頭壓裝:將小車(chē)旋轉(zhuǎn)180°,再按同樣的過(guò)程壓裝另一側(cè)的車(chē)輪。
(5) 檢測(cè):車(chē)輪壓裝完成后,用專用尺仔細(xì)測(cè)量L和任意3處的距離差,并檢查輪位差和壓裝力大小以及壓力曲線是否合格。
(6) 記錄:對(duì)壓裝合格的輪對(duì),按照鐵輛[1998]2號(hào)文之附件5中的F5、2、7條的規(guī)定完成有關(guān)數(shù)據(jù)的記錄。
(7) 對(duì)壓裝不合格的輪對(duì),應(yīng)及時(shí)退卸并分析原因,妥善處理后重新壓裝。
總結(jié)與展望
本文針對(duì)既有線路中CW-200K型轉(zhuǎn)向架的實(shí)體模型，運(yùn)用Soildworks 三維建模軟件對(duì)轉(zhuǎn)向架各零部件的進(jìn)行三維建模，然后完成轉(zhuǎn)向架的虛擬裝配，在此基礎(chǔ)上結(jié)合轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)對(duì)主要零部件的加工工藝進(jìn)行了分析。進(jìn)行了如下工作：
1) 對(duì)CW-200K轉(zhuǎn)向架組成零部件及其各自的作用進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)搜集到的CW-200K轉(zhuǎn)向架圖冊(cè)，運(yùn)用Soildworks 三維建模軟件完成轉(zhuǎn)向架各零部件的三維建模。
2) 結(jié)合轉(zhuǎn)向架生產(chǎn)線的組裝流程，運(yùn)用Soildworks 三維建模軟件對(duì)建好模的各個(gè)零部件進(jìn)行虛擬裝配，裝配過(guò)程具體如下：依次進(jìn)行輪對(duì)的裝配 → 軸箱定位裝置的裝配→ 進(jìn)行構(gòu)架虛擬落座 → 完成轉(zhuǎn)向架的整體虛擬裝配。
3) 通過(guò)已學(xué)車(chē)輛維修與制造工藝知識(shí)，對(duì)轉(zhuǎn)向架主要零部件的機(jī)械加工工藝進(jìn)行了分析。
4) 運(yùn)用So