地鐵車輛管理中的模式和新應用措施要點以及車輛管理工程中的各項指標等等，這些都是車輛技術開發改進的主要方面。

　　摘要：軸箱是連接輪對與構架的活動關節，傳遞輪對與構架間的作用力，是機車車輛轉向架的重要承載部件。軸箱體是軸箱的骨架，兩端設有一系彈簧座。內外端蓋以螺栓預緊安裝在其兩側，軸承以間隙配合的方式安裝于其內部。

　　關鍵詞：軸箱體,強度分析,有限元計算,模擬方式,車輛類論文

　　一、軸箱體結構形式及受力分析

　　本文探討的某型地鐵車輛設計的軸箱無軸箱拉桿，其一系簧采用橡膠彈簧，橡膠彈簧的芯軸由螺栓預緊安裝在軸箱體簧座上。軸箱體在工作中承受的載荷為兩組橡膠彈簧的垂向、橫向和縱向載荷，其所受的約束為軸承對其的軸向約束和徑向約束。

　　推薦期刊：《鐵道機車車輛》RailwayLocomotive&CAR(雙月刊)創刊于1981年。其辦刊宗旨是：堅持科學發展觀，認真貫徹“科教興國”的方針，努力準確、及時、全面地反映和交流鐵路和城市軌道交通的機車車輛、供電系統方面的試驗研究和設計成果，運用檢修經驗，有關的新產品、新技術、新工藝、新材料以及國內外技術動態、技術政策等，從而為鐵路運輸生產及城市軌道交通的技術進步和發展作出貢獻。

　　二、軸箱體有限元計算模型

　　雖然是對軸箱體進行強度校核仿真分析，但考慮到一系簧芯軸剛度、端蓋剛度、及螺栓預緊力對軸箱體局部計算結果的影響，故把上述同屬一系懸掛裝置的部件全部建立在有限元計算模型中，部件之間采用接觸單元和螺栓預緊連接。有限元計算模型采用實體建模，利用CAD軟件建立三維實體模型，然后導入ANSYS有限元分析軟件，采用SOLID187四面體單元對實體模型進行離散，經過處理生成計算模型。

　　三、軸箱體計算載荷及計算工況

　　(一)計算載荷參考BSEN13749：2011《鐵路應用.轉向架結構要求的規定方法》標準，結合軸箱體實際工作情況，確定如表1所示計算載荷。式中，MV4為整車質量(AW4);mt為簧下質量;nb為轉向架數量;na為每轉向架的輪對數量;(4)附加的制動載荷及(5)附加的牽引載荷計算公式中的1.3為超常載荷工況下的制動或牽引載荷系數，1.1為運營載荷工況下的制動或牽引載荷系數;Fbe為緊急制動時每轉向架受到的最大制動力;Fs為起動牽引時每轉向架的牽引力;Cps，z為一系橡膠彈簧垂向剛度;Sg1為10‰軌道扭曲對一系彈簧形成的垂向位移;Sg2為5‰軌道扭曲對一系彈簧形成的垂向位移。其中縱向載荷是指由簧下質量引起的慣性沖擊力。由于地鐵車輛頻繁起動與制動，故從使結果偏于安全的角度出發，持續牽引力按起動牽引力取值，常規制動力按最大制動力取值。(二)計算工況參考UIC615-4及BSEN13749：2011標準，結合實際運行情況，對軸箱體所受載荷進行組合為以下計算工況。1.超常載荷計算工況2.模擬運營載荷計算工況

　　四、約束及載荷的施加模擬方式

　　由于軸箱體承受的彈簧傳遞的載荷和軸承傳遞的載荷是一組平衡力;并且兩端橡膠彈簧和軸箱體中心距相同，因此，作如下簡化約束及載荷施加模擬：(1)約束：在一系簧芯軸頂端面施加垂、橫、縱三向固定約束.(2)徑向載荷：軸上的垂向載荷(Z向)、縱向載荷(X向)均以軸承載荷形式施加在軸承安裝圓柱面上;附加載荷中的牽引載荷、制動載荷為X向載荷，扭曲載荷為Z向載荷，同樣均以軸承載荷形式施加在軸承安裝圓柱面上.(3)軸向載荷：軸上的正向橫向載荷施加在軸箱內端蓋的軸承止擋面上，如圖2.8所示;負向橫向載荷施加在軸箱外端蓋的軸承止擋面上，如圖5所示;(4)螺栓采用BEAM188單元模擬，并施加相應等級螺栓的預緊力。

　　五、計算結果及分析

　　在超常載荷工況評價中采用第四強度理論導出的等效應力eσ(又稱VonMises應力)來評價，此等效應力不得超過相應計算工況的許用應力。通過對超常載荷工況計算后，各工況下軸箱體的最大應力均小于材料的許用應力，滿足靜強度要求。其中第7工況應力最大，其VonMises應力云圖如圖7所示。軸箱體疲勞強度考核采用Goodman疲勞極限圖，當軸箱體在各工況下的最小應力和最大應力均位于疲勞極限圖內，則疲勞強度滿足要求。疲勞極限圖參考UIC615-4：2003及ERRIB12/RP17鋼材疲勞極限圖的繪制方法。參考文獻，HV<400鋼材的疲勞極限σ-1一般為拉伸極限強度的一半，同時取安全系數為1.5。可得如圖8所示B+級鋼的Goodman疲勞極限圖。對表3中定義的疲勞工況的計算結果進行處理，提取了軸箱體所有表面非中間節點的主應力及其方向余弦。利用ANSYSAPDL與Matlab聯合編程，完成了各節點σmax、σmin、σm及σa的計算。圖8給出了軸箱體在疲勞工況載荷作用下的Goodman圖疲勞強度評定情況。可見，所有節點的應力最大值和最小值均在材料Goodman疲勞極限圖的包絡范圍內，滿足疲勞強度校核要求。

　　六、結語

　　軸箱體根據機車車輛轉向架設計要求，結構形式多樣，強度校核分析尚無專門標準，需要參考借鑒轉向架構架的相關標準。參考BSEN13749：2011標準，對某型地鐵車輛軸箱體進行強度校核分析，驗證了該軸箱體滿足靜強度和疲勞強度要求。在約束及載荷施加模擬方式上，考慮了螺栓預緊和接觸分析，嘗試了一些簡化模擬措施，但軸箱工作環境相對構架更為復雜，如何能夠更恰當的對其工作狀態進行模擬，在后續研究中繼續探討。