毕业设计（论文）-客车转向架仿真设计.doc

客车转向架仿真设计毕 业 设 计(论 文)客车转向架仿真设计全套图纸加扣 3012250582学科、专业 ： 车辆工程 学 号 ： 作 者 姓 名： 指 导 教 师： 兰 州 交 通 大 学Lanzhou Jiaotong University41摘 要随着我国铁路事业的发展，对客车运行平稳性、安全性、舒适性的要求也越来越高，为适应我国铁路发展的需要，长春客车股份有限公司在吸取了国内外动车组和高速列车研制经验的基础上，综合我国的铁路发展的实际情况，研制出了CW-200K型转向架。现已在各路局和既有线路上大批量应用，因此有必要对其进行系统的了解和认识。根据铁路车辆机械加工工艺规程和CW-200K铁路客车转向架图集，对转向架零部件进行机械加工工艺分析的基础上，运用SolidWorks三维仿真软件，通过拉伸基体、旋转基体、拉伸旋转切除、薄壁特征、加强筋、镜像、特征阵列以及打孔等高级命令操作，完成了CW200K型客车转向架各零部件的三维实体建模，然后根据建好的三维实体模型完成了转向架各主要部件及转向架整体的的虚拟装配。并编制了实际生产过程中车轮、车轴、轮对的机械加工工艺卡片。掌握了CW200K型客车转向架各零部件在SolidWorks三维建模软件中的建模方法和转向架组装装配方法。熟悉了CW-200K转向架各零部件的设计、制造加工、组装规程。了解了机车车辆各零件的机械加工工艺和各机件的组装工艺。 CW-200K转向架是我国自主开发研制的准高速客车转向架，其技术参数满足铁路运输要求。设计中尽可能的采用了无磨耗结构，使转向架结构简单且易于维修。关键字: 转向架；三维建模；虚拟装配；工艺分析AbstractWith the development of the railway industry in our country, the requirements of passenger cars 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 countrys 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 录摘 要IAbstractII目 录III1.绪论11.1.研究背景11.2 .CW-200K转向架21.2.1.综述21.2.主要技术参数31.3.主要研究内容与方法42. CW-200K转向架主要零部件三维实体建模52.1.三维建模简介52.2.构架52.3轴箱定位装置122.3.1轮对132.3.2轴端安装152.3.3轴箱弹簧182.3.4节点装置202.4.中央悬挂装置222.4.1.牵引支座组成222.4.2.抗侧滚扭杆243.CW-200K转向架的虚拟装配263.1.虚拟装配简介263.2.轮对263.3.轴箱定位装置273.4.中央悬挂装置293.4.1.抗侧滚扭杆293.4.2.牵引支座组成303.5.转向架总体虚拟装配314.CW-200K转向架工艺分析334.1.机械加工工艺基础334.2.主要零部件机械加工工艺分析334.2.1.车轴334.2.2.车轮354.2.3.轮对组装工艺分析36总结与展望37致 谢38参考文献39附件：图录40兰州交通大学毕业设计（论文）1.绪论1.1.研究背景国产客运机车转向架是国内客运列车研究的热点问题，我国既有铁路运营的25K、25T型客车主型转向架有十余种,有209P、206P、209HS、SW-160、CW-1、CW-2、CW-200K、SW-220K、AM96、CL242-K(CL242)，型号较多，发展历程较长，随着不断的运用，各转向架的结构设计方面发生了一定的改变，在后续方面对转向架的局部方面进行了优化。目前诸多型号转向架已经较为成熟，在各线路及路局已大批量运1。虽然国内外客车转向架在构架、轴箱定位、车体承载方式上各不相同，但其发展的方向都是轻量化、高速、舒适,提高转向架性能10。1998年根据200km/h动力集中电动列车正线实验的通知（原铁道部科技司199728号文）和原铁道部科技司对200km/h正线转向架的要求，三月试制了一辆CW-200型转向架并装于广深RZ25K10622车上，五月在四方所进行了滚动和振动实验，6月下旬顺利完成了郑武线200km/h以上正线试验。试验完成后，长客股份公司根据各方面的实验数据对原结构强度和相对薄弱处和结构不完善、工艺不合理出进行了改进。2002年开始将CW-200型转向架应用于快速车上。为便于区分，将应用于快速车上的转向架定型为CW-200K型1。CW-200K型转向架是目前我国旅客列车用主型转向架之一，主要用于25T、25K型客车，具有生产成本低、车辆落成简单、运行性能好、易于维护等优点，在我国干线铁路有大量的应用。CW-200K型转向架是长春客车股份公司生产的一种无摇枕、无摇动台结构的200 km/h级别的客车转向架，并装有抗蛇形减振器，中央悬挂装置采用抗侧滚扭杆和空气弹簧旁撑，轴箱悬挂采用转臂式定位，并装有垂向减振器。基础制动装置采用轴盘式制动，每轴二个制动单元盘并加装电子防滑器2。CW-200K型转向架是长春客车公司在借鉴各国先进转向架的基础上，自主研制开发的的一款国内准高速客车转向架，在研制过程中得到了国务院、铁道部、铁道科学研究院、各铁路院校、各路局的技术支持。该型转向架经历十余年的研制开发、试制生产、正线试验，现已完善成熟，成为我国25T型客车主型转向架，按速度级CW-200K型转向架分为300km/h、200km/h、160km/h和120km/h四种2。1.2 .CW-200K转向架1.2.1.综述CW-200K转向架是1993年国家“八五”科技攻关项目，于1998年由长客股份有限公司开发研制。其基本结构为无摇枕、无摇动台、无旁承型式。轴箱定位采用可分离式的轴箱转臂定位方式。中央悬挂采用空气弹簧、抗侧滚扭杆及抗蛇形减振器。牵引方式为单牵引拉杆。基础制动为每轴两制动盘的单元轴盘制动方式。转向架主要由构架组成、轴箱定位装置、中央悬挂装置、盘形制动装置及轴温报警装置部分组成2。图1.1 CW-200K转向架1.2.主要技术参数轨距： 1435mm限界： 符合GB146.1-83车限1B运行速度： 170km/h试验速度： 200km/h轴距： 2500mm轴重： 15.5t一系簧下质量/每转向架： 3.6t转向架自重： 6.3t车辆定距： 18 m通过最小曲线半径： 车辆连挂时：145m 单车调车时：100m轮对： KKD车轮915轴承： SKF公司滚动轴承BCIB322880AB BCIB322881AB轴箱弹簧横向跨距： 2000mm空气簧中心跨距： 2000mm空气簧上平面自重高： 937mm转臂节点纵向刚度： 120.5MN/m转臂节点横向刚度： 60.5MN/m二系每空簧垂向刚度： 0.32MN/m二系每空簧横向刚度： 0.20MN/m二系每空簧纵向刚度： 0.20MN/m一系每垂向减振器阻尼： 15kN.s/m二系每空簧垂向阻尼（节流孔）： 80kN.s/m二系横向阻尼/每减振器： 25kN.s/m二系抗蛇行阻尼/每减振器： 250kN.s/m（卸荷速度0.04m/s时最大10kN）抗蛇行减振器横向跨距： 2824mm抗侧滚扭转刚度： 2.9kN.m/rad21.3.主要研究内容与方法运用课本所学知识，以及检索文献资料、计算机辅助设计(CAD)为基础，运用Solidworks三维建模软件。通过拉伸基体、旋转基体、拉伸旋转切除、薄壁特征、高级抽壳、镜像、特征阵列以及打孔等高级命令操作来实现产品的设计。SolidWorks公司是专业从事计算机三维机械设计、工程分析和产品数据管理开发与营销的国际性公司，其软件产品自1995年问世，进入市场以来，其人性化的用户界面，自定义、优异的算法极大的提高了机械设计工程师的工作效率。SolidWorks在全球现在拥有将近50万用户，现在已经发展到最新的SolidWorks2015版本。Solidworks软件，可以为机械产品的虚拟建模和设计提供了一个非常友好的环境，进行机械虚拟体装配，为学习和应用Solidworks软件设计机械零部件提供了设计思路。Solidworks不仅在机械产品三维设计方面有得天独厚的优势，其自身所带的运动模拟仿真、有限元强度分析对机械工程师都有很强的实用性3。通过对特征和草图的动态修改，用拖拽的方式实现实时的设计修改，完成CW200K型客车转向架各零部件的三维仿真设计，熟悉各个零部件的结构特点；建模完成后，根据软件可以进行虚拟装配的特性，在Solidworks软件中完成对CW200K型客车转向架各零部件的虚拟装配，熟悉各个零部件的虚拟装配原则与方法；根据专业课车辆维修制造加工方法和动车组制造工艺，对转向架车轮、车轴、轮对进行机械加工工艺分析。2. CW-200K转向架主要零部件三维实体建模2.1.三维建模简介SolidWorks以其优异的性能、易用性、创新性提供了无与伦比的、基于特征的实体建模功能。具有如下特点：用户可以通过拉伸、旋转、薄壁特征、高级抽壳、特征阵列以及打孔等各种高级命令操作来实现产品的设计；可以对特征和草图动态修改，而且可以用简单拖拽的方式进行实时的设计修改；三维草图功能为扫描、放样、生成三维草图、管道、电缆线和管线生成路径；同时其人性化的设计，诸如：加快特征树回退、提高特征编辑性能，快速建模的菜单结构大大提高建模速度；零件建模时提供自动尺寸标注、草图共享、草图着色、套合样条曲线、扩展设计、分离实体设计、轮廓与区域、本地化的操作、布尔运算、特征范围、插入零件。这些特点使三维建模更加方便快捷4。2.2.构架构架为H型焊接结构，由两根侧梁和两根横梁组成，两横梁间装有纵向梁。侧粱中间为下凹的鱼腹形，由4块钢板组焊成箱形封闭断面，内有密封隔板，使侧梁内腔成为空气弹簧的附加空气室。横梁采用日本进口无缝钢管，无缝钢管外径为165.2mm。壁厚为14.3mm2。各种吊座均焊在构架上。如图2.1所示图2.1 构架1、侧架组成侧粱中间为下凹的鱼腹形，由4块钢板组焊成箱形封闭断面，内有密封隔板，使侧梁内腔成为空气弹簧的附加空气室。有内侧立板、外侧立板、上盖板、下盖板、圆筒、上端板等零件组成。（1） 上盖板：如图2.2所示，先绘制草图如下，拉伸草图360mm，然后再上盖板平面进行完全贯穿拉伸切除，并将其镜像，最后绘制圆筒盖板，拉伸草图即可。由于其对称，将其镜像得到上盖板。图2.2 上盖板（2） 下盖板：做法与上盖板类似。（3） 侧立板：绘制如图2.3所示草图，拉伸12mm；然后绘制内侧小圆，拉伸切除。图2.3 侧立板2、 横梁横梁采用日本进口无缝钢管外径为165.2mm。壁厚为14.3mm。各种吊座均焊在构架上，通过优化设计，在保证足够强度和刚度的基础上，尽量减轻重量。绘制时先生成主体部分，再拉伸切除使其成为空心。图2.4 横梁3、 定位座(1) 绘制如图2.5所示草图，拉伸12mm，然后在拉伸面上绘制草图拉伸凸台15mm，然后创建基准面，将以上特征镜像。然后拉伸切除节点装置安装座及螺纹孔。(2) 绘制拉伸定位座筋板，并将（1）中所绘制特征选择筋板中心基准面镜像。图2.5 定位座4、 牵引拉杆座(1) 绘制如图2.6所示草图，拉伸12mm，然后在拉伸面上绘制草图拉伸凸台15mm。然后创建基准面，将以上特征镜像。然后拉伸切除牵引拉杆安装座及螺纹孔。(2) 如图2.6所示绘制定位座筋板草图，并将（1）中所绘制特征选择筋板中心基准面镜像。图2.6 牵引拉杆座5、圆筒(1) 绘制圆筒主体草图，拉伸171mm，如图2.7所示(2) 绘制垂向减振器安装座及夹板安装凸台，拉伸150mm(3) 切除生成垂向减振器及吊钩安装座，由于两边对称，将其镜像得到另一边。(4) 拉伸切除打孔，垂向减振器螺栓安装孔和吊钩安装孔图2.7 圆筒5、 纵向梁(1) 上盖板：绘制如图2.8所示草图，将其拉伸100mm，得到纵向梁上盖板主体。然后在纵向梁上盖板平面绘制安装座，将其镜像即可得到纵向梁上盖板。图2.8 纵向梁上盖板(2) 下盖板：做法与上盖板类似，三维图如图2.9所示图2.9 纵向梁下盖板(3) 侧立板：绘制如图2.10所示草图，拉伸12mm图2.10 纵向梁侧立板6、 防过冲座防过冲座有四块板组成，其中两侧不完全对称，有一块倾角恰好相反。(1) 防过冲板：共四块，绘制如图2.11所示草图，拉伸20mm即可图2.11 防过冲板(2) 防过冲座内筋：内侧两块筋一样，绘制如图2.12所示草图，拉伸20mm。图2.12 防过冲座内筋(3) 防过冲座外筋：绘制如图2.13所示草图，拉伸20mm，安装倾角恰好相反。图2.13 防过冲座筋7、 抗蛇形减振器安装座(1) 绘制如图2.14所示草图，拉伸14mm，然后进行圆角处理，并打螺栓安装孔。(2) 选择前视基准面，创建距离为60mm和80mm的基准面1和基准面2。(3) 分别在以上两个创建的基准面上绘制如图2.14所示筋板草图，拉伸筋板10mm，并将其镜像。图2.14 抗蛇形减振器座8、 横向减振器座(1) 绘制如图2.15所示草图，拉伸12mm。(2) 绘制如图2.15所示吊座草图，拉伸180mm，得到横向减振器安装吊座。(3) 绘制加强筋图2.15 横向减振器座9、 制动吊梁(1) 上盖板：如图2.16所示草图，拉伸180mm。然后在上盖板上平面绘制安装座。图2.16 制动吊梁上盖板(2) 下盖板：下盖板建模方式与上盖板类似，其三维图如图2.17所示。图2.17 制动吊梁下盖板(3) 侧立板：绘制如图2.18所示草图，拉伸12mm。图2.18 制动吊梁侧立板(4) 制动吊座：绘制如图2.19所示草图，拉伸10mm。图2.19 制动吊座(5) 制动卡钳安装座：绘制如图2.20所示草图，拉伸10mm，然后进行圆角处理。图2.20 制动卡钳安装座2.3轴箱定位装置CW-200K型转向架的轴箱定位方式采用转臂式分体定位装置，通过橡胶节点保证纵、横向定位，节点组装时从转臂端部压入。转臂和箍整体加工，通过螺栓将其连接，分解时只需将箍和转臂间螺栓拧开即可将轮对推出。轴箱定位装置包括：轮对、轴箱弹簧、轴端安装、轴箱垂向减振器、节点装置、转臂2。图2.21 轴箱定位装置1. 车轮 2.车轴 3.防尘挡圈 4.转臂 5.轴箱 6.箍 7.轴承 8.压板 9.放松片 10.轴箱盖 11. 锁紧板 12.节点 13.橡胶垫 14.调整垫 15.下夹板 16.弹簧 17.上夹板 18.螺母19.螺栓 20.吊钩 21.轴箱减振器2.3.1轮对CW-200K型转向架车轴轴重为15.5t，车轴轴径中心距为2000m，轴型为RD3A1。车轮采用KKD车轮。制动方式为轴盘式制动，每轴二个制动盘，车轴轴承采用SKF生产的短圆柱滚子轴承。(1) 车轴：a) 选择前世基准面，绘制直径为174mm的圆，然后拉伸615mm，得到轴身，b) 在拉伸后的轴身前端面，绘制直径194mm的圆，拉伸195mm得到轮座，c) 在拉伸后轮座的前端面，绘制直径165的圆，拉伸80mm得到防尘板座，d) 在拉伸后的防尘板座前端面绘制直径130的圆，拉伸200mm得到轴颈，e) 然后以前视基准面为基准创建距离其430mm的基准面1，在基准面1上绘制直径为198mm的圆，两侧拉伸160mm得到制动盘安装座，f) 然后选择前世基准面为镜像面，将以上特征镜像即可得到如图2.22所示车轴。图2.22 车轴(2) 车轮：a) 选择右视基准面，绘制直径为979mm的圆，拉伸180mm得到车轮轮坯b) 然后选择上视基准面，绘制如图2.23所示草图，旋转切除左辐板。c) 继续选择上视基准面，绘制如图2.23所示草图，旋转切除右辐板。d) 选择轮坯的特征端面，绘制直径为194mm的圆，贯穿切除得到轮毂孔。e) 在上视基准面绘制如图2.23所示踏面草图，旋转切除得到踏面。图2.23 车轮(3) 制动盘：a) 选择右视基准面，绘制直径为840mm的圆，两侧对称拉伸110mmb) 选择拉伸端面，绘制直径为268mm的圆，拉伸20mm。将其沿右视基准面镜像。c) 选择端面，绘制直径为228mm的圆，贯穿切除得到毂孔。d) 选择上视基准面，绘制如图2.24所示草图，旋转切除得到中间中空部分。e) 选择中间切除端面，绘制筋板，并将其圆周整列得到如图2.24所示制动盘。图2.24 制动盘2.3.2轴端安装轴端安装主要有转臂、转臂箍、轴箱体、轴箱盖、防尘挡圈等螺栓螺母标准件组成。现将主要零件以及它的画法陈述如下：(1) 转臂：转臂是一个比较复杂的零件，无法直接通过草图生成，只能先绘制出整体大致模型，再将多余的部分切除，并将其他特征逐步添加。a) 绘制特征主体：绘制如图2.25所示草图，拉伸160mm得到转臂主体。b) 然后在拉伸后安装轴箱体上端面，绘制草图，拉伸轴箱弹簧安装座。c) 选择轴箱体安装位置下端面，绘制转臂座及垂向减振器安装座。d) 创建右侧筋板，共三块，分别绘制三个草图，分别生成筋特征。e) 创建左侧筋板，并将其镜像。图2.25 转臂(2) 轴箱体a) 绘制如图2.26所示草图，旋转生成轴箱体主体部分。b) 然后建造凸台，绘制如图2.26所示草图，拉伸23mm，得到凸台。图2.26 轴箱体(3) 轴箱盖a) 如图2.27所示，先通过拉伸、拉伸切除等命令得到基本模型。b) 然后绘制凸台草图，拉伸25mm。c) 最后绘制轴箱盖草图，旋转即可。图2.27 轴箱盖(4) 转臂箍：与转臂配合，通过螺栓螺母紧固件连接将轴箱体、轴箱盖、防尘挡圈轴承组装的轴端装置安装。a) 根据转臂尺寸，绘制草图，拉伸转臂箍主体，如图2.28所示。b) 绘制一个安装座凸台，拉伸25mm，并对其进行R10圆角处理。c) 将安装座凸台沿两个方向镜像。图2.28 转臂箍2.3.3轴箱弹簧车 型 代 号旋向直径d中径D有效圈数总圈数自由高H3刚度kN/mm自重载荷下试验载荷下合成刚度KN/mm自重载荷下载荷KN高度3载荷KN高度3载荷KN高度3CCK207X硬卧CCK208X 软卧CCK228 高包CCKZ53-21右251356.88.33240.315.3257272060.81254.88257CCKZ53-21左402194.15.63240.539.625769206CCK209X餐车一位转向架CCKZ53-21001右281356.27.73000.39517257342131.11247.87257CCKZ53-21002左4222045.53000.71730.925762213CCK209X餐车二位转向架CCKZ53-21右281356.27.73080.420.2257382131.11257.18257CCKZ53-21左4222045.5308073725768213弹簧装置由内、外圈弹簧、弹簧上、下夹板及螺栓、螺母组成。螺母上开有销孔，弹簧组装后需穿开口销。弹簧参数如表2.1所示：表2.1 轴箱弹簧参数(1) 上下夹板：负责夹住弹簧，上夹板直接绘制如图2.29草图旋转生成，下夹板还有四个缺口，画出一个阵列其他三个。图2.29 上下夹板(2) 内外圆簧：根据表中弹簧参数，先画出弹簧螺旋线的轮廓圆，然后再以这条线为基准生成螺旋线；在螺旋线一端画出和弹簧直径大小的圆，扫描螺旋线就生成了弹簧。由于这样生成的弹簧两端都是圆柱体，无法放置在上下夹板中，需要将两端切为平面。图2.30 轴箱弹簧(3) 螺栓：如图2.31所示，该螺栓为非国标库文件，螺栓头部有橡胶绝缘电阻不小于300M，橡胶硬度绍尔7075，橡胶与金属的结合强度不小于6MPa，螺纹机械性能满足GB/T 3098.2对8.8级螺栓的要求。图2.31 螺栓2.3.4节点装置节点装置包括两个橡胶节点、转轴、转轴套和盖形螺母。一系定位的纵、横向刚度均由橡胶节点决定，同一转向架各位置节点刚度值应作原始记录，相差值应0.2MN/m2。图2.32 节点装置1. 盖形螺母 2. 转轴套 3. 橡胶节点 4. 转轴(1) 盖形螺母：标准件直接在Solidworks零件库调取，只需修改其参数即可。图2.33 盖形螺母(2) 转轴套：如图2.34所示，先画半圆锥草图，旋转生成实体。然后在圆锥端面作方形轴套草图，拉伸50mm，然后在端面中心绘制直径为32mm的圆，完全贯穿切除。图2.34 转轴套(3) 定位套：绘制如图2.35所示草图，旋转基体得到定位套。图2.35 定位套(4) 转轴：建模方式与转轴套类似。绘制如图2.36所示草图，旋转得到主体，然后对零件棱角进行圆角处理，并在转轴小端面进行62mm的M30的螺纹处理然后在圆锥体端面拉伸方形定位套。图2.36 转轴2.4.中央悬挂装置中央悬挂为无摇枕结构，采用高柔性空气弹簧。两侧设两个横向减振器，两个横向止挡，横向止档与纵向梁的间隙为402mm。车体与转向架间装有两个对称的抗蛇行减振器，减小车辆在高速运行时轮缘磨耗和悬挂系统的作用力，提高车辆运行稳定性和运行平稳性。中央悬挂装置包括空气弹簧、高度阀、差压阀、牵引装置、抗侧滚扭杆、安全钢丝绳等2。图2.37 中央悬挂装置1、 牵引支座 2、牵引拉杆 3、横向减振器 4、空气弹簧 5、 抗蛇形减振器座 6、抗蛇形减振器 7、抗侧滚扭杆2.4.1.牵引支座组成牵引支座组成是中央悬挂装置的主要组成部分，其上分布有两个横向减振器，与构架中央的横向减振器座通过螺栓相连接，牵引拉杆与构架的牵引拉杆座相连接，同时上端板通过螺栓与车体相连接。其组成较为复杂，不仅是牵引座，上边还安装有缓冲器安装座，横向减振器座。牵引拉杆座，牵引支座由三块立板、九块筋板、两块定位块和连接板以及定位圈组成。(1) 牵引支座：如图2.38所示，建模过程首先建上端板，然后再创建基准面，绘制立板草图，拉伸12mm，然后在已有的立板上建造牵引拉杆安装座、横向缓冲器安装座、横向减振器安装座。最后将以上立板创建特征镜像即可。图2.38 牵引支座(2) 牵引拉杆：如图2.39所示绘制草图，拉伸170mm，得到牵引拉杆主体。然后在已拉伸端面，绘制螺栓安装位置，并打螺栓安装孔。图2.39 牵引拉杆2.4.2.抗侧滚扭杆抗侧滚扭杆主要有扭杆、扭臂、连杆，支撑座组成。(1) 扭杆：绘制60mm的草图，对称拉伸1500mm，再创建距离中心575mm的基准面，在该基准面上绘制70mm的草图，两侧拉伸64mm，镜像即可得到扭杆，如图2.40所示。图2.40 扭杆(2) 扭臂：扭臂是一个大块不规则零件，需要建造实体，然后将其分步切除。a) 绘制如图2.41所示草图，拉伸158mm，得到转臂实体。b) 如图2.41所示，在已拉伸实体地面绘制草图，完全贯穿切除。c) 切除连杆安装位置以及连杆螺栓安装孔。并对各棱角进行圆角处理。图2.41 扭杆转臂(3) 连杆：与牵引拉杆相似，三维模型如图2.42所示。图2.42 连杆(4) 支撑座：如图2.43所示，首先建造支撑座底板，然后在地板上建圆柱体，其中圆柱体一段与扭杆同心配合，另一端为防尘板。最后通过四块筋板将其二者连接。图2.43 支撑座至此，CW-200K型转向架主要零部件造型结束，通过此次造型，让我对转向架的总体结构有了了解，了解了转向架主要零部件的结构。同时，对SolidWorks软件的基本建模命令有了一定的认识。接下来将要进行主要零部件的装配。3.CW-200K转向架的虚拟装配3.1.虚拟装配简介在零件造型完成之后，根据设计意图将不同的零件组装在一起，形成与实际产品装配想一致的装配结构，并进行相应的分析评价过程为装配设计。装配设计是三维CAD软件的三大基本功能单元之一，在现代设计中，装配已不再局限于单纯的表达产品零件之间的配合关系，而是更多的拓展到工程实践应用领域，如运动分析、干涉检查、有限元分析、仿真模拟、自上而下设计等诸多方面5。三维CAD软件一般可以支持自下而上和自上而下两种装配造型设计方法。Solidworks软件中，装配设计能从细节上帮助机械设计工程师提高工作效率。其特点如下：组合的配合参考、零部件阵列、另存为、配合修复工具、替换零件、调色板装配体、物理仿真、提供物理动力学等的软件功能；创建新的装配体时，可直接参照现有的其他装配体，可以直接调用，并保持链接关系5。同时在设计具有成千上万个零件的大型装配体时可获得其他软件无可比拟的优异性能。用户可将零部件拖放到恰当的位置。利用软件自身提供的零部件镜像功能可以快速地完成设计，同时我们也可以根据现有的对称设计创建新的装配体。使用智能零件技术可以简化纷繁重复枯燥的工作任务，这种技术是一种使装配体自动进行任务的创新。在完成装配后，用户无需新建文件就可以可以轻松在已有的装配体内部进行装配体爆炸图的生成与编辑，爆炸动画和爆炸动画解除可以真实模拟装配体的拆装过程，用户可以清楚的了解装配体的装配和定义关系以正确指导生产。高级配合更能准确地对运动机构的描述，包括齿轮配合，凸轮配合，和极限配合。查阅已经完成的装配体时，轻化子装配体设置，可以减少打开和处理大型装配体所需的时间。3.2.轮对轮对装配是由车轴、车轮和制动盘装配组成，如图3.1所示，其特点是：过盈配合，轮轴同转。装配步骤如下：(1) 将车轴插入，作为固定零件。 (2) 将两个车轮插入装配体，添加车轮轮毂孔面与车轴轮座同心配合，然后添加两车轮内侧面距离1353mm配合。然后添加高级对称配合，使已添加的距离为1353mm的配合关于车轴中心对称。(3) 将两个制动盘插入装配体，添加制动盘轮毂孔面与车轴制动盘座同心配合，然后添加两车轮内侧面距离860mm配合。然后添加高级对称配合，使已添加的距离为860mm的配合关于车轴中心对称。图3.1 轮对装配3.3.轴箱定位装置轴箱定位装置采用分体式轴箱结构的无磨耗转臂式轴箱定位，轴箱转臂一端与轴箱体连接,另一端压装定位节点，并通过定位座与构架相连。轴箱定位装置主要包括轮对、轴承组合、轴箱定位节点、轴箱弹簧和垂向减振器等部分。装配图如图3.2所示，装配过程如下：(1) 将转臂作为固定件，插入转臂箍，使得与转臂同心，侧面与转臂重合，最后使转臂与转臂箍上下面重合。使他们定位部分的两个小圆同心即可。并加装螺栓螺母。(2) 轴端安装，以轴箱体为固定件，插入防尘挡圈，使其与轴箱体同心，并且防尘挡圈内侧面与轴箱体重合。插入两个圆柱滚子轴承的标准件，使其与轴箱体内侧圆柱面同心，且轴承外侧面与轴箱体轴肩重合。(3) 插入轴端安装，与转臂中心部分同心，然后使轴箱外侧定位部分与转臂部分重合，上视基准面与转臂上视基准面重合即可。(4) 插入轴箱盖，与轴箱同心，内侧面与轴箱外侧面重合，最后使他们定位部分的两个小圆同心即可，并加装螺栓螺母。(5) 轴箱弹簧装置，以下夹板为固定部分，插入内外弹簧分别使其上视基准面和前视基准面与下夹板的上视基准面和前视基准面重合，然后让弹簧下端与下夹板重合，最后插入上盖板，只需内侧与弹簧上部分重合，与下夹板同心即可。(6) 将轴箱弹簧插入转臂上部分的圆盘里边，只需下夹板外侧和转臂圆盘外侧重合并同心即可。(7) 节点装置，以转轴作为固定件，分别在其上插入转轴套，定位套并添加圆锥面同心配合。最后将盖形螺母与转轴同心及面配合。(8) 插入节点装置，使其与转臂节点装置安装孔同心，并且节点装置中心面与转臂中心面重合，最后添加锁紧板至节点装置即可。图3.2 轴箱定位装置装配3.4.中央悬挂装置CW-200K型转向架中央悬挂装置采用空气弹簧及减振器。牵引方式为单牵引拉杆。包括空气弹簧、横向减振器、抗蛇行减振器、抗侧滚扭杆、防过充装置及牵引装置等主要部件的装配。装配图如图3.3所示，装配过程如下：图3.3 中央悬挂装置装配3.4.1.抗侧滚扭杆抗侧滚扭杆，通过支撑体连接在构架横梁下侧的安装座上，连杆则直接连接在车体上。如图3.4所示，装配过程如下：图3.4 抗侧滚扭杆装配(1) 将扭杆作为固定部分，先插入扭臂，扭臂中间圆柱面与扭杆扭臂安装座圆柱面同心，扭臂中心面与安装座中心面重合，扭臂下底面与上视基准面平行。(2) 再插入连杆，连杆两端的销轴与扭臂下部开口处重合，连杆销轴上的定位小孔和扭臂上的螺栓孔同心。并添加螺栓与螺母。(3) 插入支撑座，两支撑座内侧平行，上部固定部分也平行，并与扭杆的上视基准面重合，添加两支撑座之间的距离即可完成定位装配。3.4.2.牵引支座组成牵引支座组成，通过安装在其上的两个横向减振器与构架上的横向减振器安装座用螺栓螺母连接。另外牵引拉杆则与构架横梁上的牵引拉杆座进行配合，直接将牵引拉杆装入槽内，并加装锁紧板，通过螺栓螺母紧固连接上端面与车体连接。如图3.5所示，装配过程如下：图3.5 牵引支座装配(1) 将牵引支座为做固定件,插入牵引拉杆，将牵引拉杆装入牵引支座槽内，添加配合。并通过锁紧板、螺栓螺母紧固。(2) 插入横向缓冲器，直接将缓冲期插入圆柱面添加同心与面重合配合。并通过螺母将其紧固。(3) 插入横向减振器，使其上的两个小孔与牵引支座小孔同心，再添加面重合，最后装入螺栓螺母。3.5.转向架总体虚拟装配CW-200K转向架的总体装配，是将上面的构架+中央悬挂装置落在两个轴箱装置（含轮对）上，通过构架的垂向减振器安装座和横向减振器安装座与轴箱装置中的垂向减振器和牵引支座组成的横向减振器通过螺栓螺母紧固连接，还有轴箱装置中的节点装置与构架的节点安装座通过锁紧板用螺栓螺母紧固连接。除将以上部件装配外，还需将抗蛇形减振器安装在构架的安装座上。其技术指标如表5.2.5.1所示：表5.2.5.1 技术指标项目技术指标项目技术指标运行速度160km/h轮距915试验速度200km/h空簧横向跨距2000基础制动盘形制动+防滑器轴型RD3A1适用轨距1435轴重16.5t适用限界GB146.1-83质量6300空簧上平面高937曲线半径（正线）145m轴距2500曲线半径（缓行）100m总装配图如图3.6所示，装配过程如下：图3.6 CW-200K转向架总装配(1) 选择轴箱装置（含轮对）为固定件，并插入另一个轴箱装置，添加车轴中心距2500mm，且两车轴上视基准面和右视基准面重合。(2) 插入构架（含中央悬挂装置），使构架中任意两个圆筒与轴箱上夹板同心配合，再添加构架上盖板下表面与轴箱上夹板面重合即可。(3) 插入抗蛇形减振器，使其上的两个小孔与构架上抗蛇形减振器安装座小孔同心，并添加座与减振器两个面重合配合。(4) 将轴箱垂向减振器与构架上垂向减振器安装座两小孔进行同心配合，并用螺栓螺母紧固连接。(5) 将轴箱节点装置锁紧板与构架上定位座通过螺栓螺母紧固连接。(6) 将牵引支座组成横向减振器与构架上横向减振器安装座两小孔进行同心配合，并用螺栓螺母紧固连接。(7) 此时，转向架总体装配结束。至此，CW-200K转向架的所有零件的三维建模与整体的虚拟装配结束，接下来我们也可以根据自身的兴趣爱好对其进行简单的运动模拟仿真或者对其构架、轮对进行有限元分析。通过整个过程的实际操作，掌握了CW-200K转向架的基本结构和其中各零部件的的装配约束关系，同时也简单了解了转向架的拆装工艺过程。同时三位实体建模的过程对接下来即将进行的机械加工工艺分析可以给予一定的指导作用。4.CW-200K转向架工艺分析4.1.机械加工工艺基础机械的加工过程是指将原材料转变为成品的全部过程。他包括：毛胚制造、零件机械加工和热处理、装配、成品油漆、质量检验等主要生产过程以及工具、量具、夹具制造，材料与半成品的运输、存储、设备维修、动力供应等辅助生产过程6。为了能具体确切的说明工艺过程，以利于分工，有序的组织生产和管理，将工艺过程分为工序、安装或定位、工步、走刀等组成部分。(1) 工序：一个或一组工人，在同一台设备或同一工作地点，对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分加工工作。(2) 安装：在同一道工序中，工件经一次装夹后所完成的那一部分工序。(3) 工位：在一道工序中，当工件装夹在移位工作台或回转夹悬上，作若干次工作位置的改变，则工件每占据一个位置所完成的那一部分工序，称一个工位。(4) 工步：在一个安装或工位中，加工表面，切削刀具及切削用量均不变的情况下，所连续完成的那一部分工作。工步是组成工艺过程最基本的单元。(5) 走刀：在一个工步中若加工余量大，要分几次切削，每次切削就是一次走刀。走刀是工艺过程最小单元6。4.2.主要零部件机械加工工艺分析4.2.1.车轴车轴是机器中经常遇到的典型零件之一。他主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般有同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面组成。根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。目前由于铁路客车的速度不断提高，为了减轻重量，减小列车在高速运行时对钢轨的冲击，所以大部分都采用了空心车轴。各车辆厂由于条件不同，所以工艺差别也有很大区别。一般来说，毛坯制造这个过程不由车辆厂来做，都是从外厂购买已经加工好内孔的车轴毛坯7。各工序名称及相应的加工余量和表面粗糙度如表4.1所示9。空心车轴毛坯进入车辆厂后进行机械加工的主要机械加工工艺过程如下：(1) 毛坯以外圆定位，在双面铣床上粗铣毛坯两端面；(2) 以内孔定位，在卧式镗床上粗、精镗两直径约74毫米的堵头孔，刮两端面；(3) 在压床上压入两端专用堵头；(4) 以两堵头上的中心孔定位，在车轴仿形床上半精车轴颈、防尘座、轮座、制动盘坐和轴身；(5) 以轮座面定位，精铣两端面，保证2146毫米的尺寸；(6) 以轮座面定位，在组合机床上对六个M16-6H孔加工，分别经钻孔、扩孔、攻丝三个工位；(7) 修研中心孔，以中心孔定位，精车轴颈、防尘座、轮座、制动盘座及轴肩圆弧角；(8) 磨轮座，制动盘座；(9) 滚压轮座、制动盘座、轴座、轴身及R25圆弧；(10) 精磨防尘座、轴颈；(11) 交验。在加工过程中，应当安排必要的热处理工序，以保证其机械性能和加工精度，并改善工件的切削加工性7。表4.1 各工序名称及相应的加工余量和表面粗糙度工序名称表面粗糙度加工余量切轴头12.53超声波探伤钻中心孔及工艺孔6.322粗车252080半精车3.25精车端面，修光中心孔12.55钻、铰车轴两端螺孔12.520.9超声波探伤磨外圆1.60.5滚压圆弧0.8无修整车轴成品检查磁粉探伤4.2.2.车轮我国客、货车长期采用马鞍山车轮厂生产的辗钢车轮，它具有强度高、重量轻、使用寿命长等优点，但加工工序复杂，成形后须经过热处理