新型地铁车辆转向架构架有限元模态分析★
口李永春 口张锁怀 口孙军帅
１．陕西科技大学机电工程学院西安７１００２１
２．上海应用技术学院机械与自动化工程学院上海２００２３５
摘 要：在三维实体建模软件ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ中建立了某型号地铁车辆转向架构架三维实体模型。应用ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ无缝
集成有限元分析软件ＣＯＳＭＯＳＷｏｒｋｓ对构架进行了模态分析，计算出构架前８阶模态的固有振动频率、振型模态及合力位
移，为有效地避免共振现象的发生提供了参考。对了解构架的振动特性，进一步更为详细的动力学分析都有重要的意义。
关键词：转向架构架模态分析 固有频率ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ ＣＯＳＭＯＳＷｏｒｋｓ
中图分类号：Ｕ２３１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—４９９８（２００７）１１—００１９—０３
转向架构架是地铁车辆运行时最重要的承载部件
之一，是转向架其它各零部件的安装基础，起着支承车
体、承受并传递从车体至轮对之间的各种载荷及作用
力等作用…。转向架构架的振动会直接影响车辆运行的
稳定性和乘坐舒适性。对转向架构架进行模态分析，掌
握构架的固有频率和自由振动振型，掌握转向架构架振
动特性，为避ｇａ＃ｌ－部其它频率激励提供设计参考，对进
一步更为详细的动力学分析都具有很重要的意义【２】。
因此，本文将以某一新型转向架构架为研究对象，以
ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ及ＣＯＳＭＯＳＷｏｒｋｓ为工具，分析其模态，研
究其振动特性。
１构架实体模型的建立
该转向架构架由低合金结构钢ＳＴ５２（德国牌号）
焊接成箱形梁组成的Ｈ形无端梁结构，左右两侧对称
布置的侧梁组成和中间的横梁组成构成了构架的主结
构。侧梁主要由内外腹板、侧梁上下盖板、导框上下盖
板等组成，侧梁中间部分下凹，以适应二系悬挂空气弹
簧的安装。侧梁上焊有一系弹簧安装座、导框拉杆座、
★上海市科学技术委员会资助项目（编号：０６１１１１００２） 收稿日期：２００７年６月 制动联接座、横向减振器联接座等。横梁主要由腹板、
基于CATIA的转向系统运动模型建立的分析
为了缩短转向系统的开发周期、建立汽车转向运动件进行运动模型分析，从而起到提升零部件设计的效率和准确度，达到减少后期设计更改次数、降低开发成本目的的重要作用。
标签：转向盘；转向万向节；运动机构
前言
汽车在各种复杂路况行驶过程中，转向系统对其起到至关重要的作用，如何保证转向系统转向盘、转向万向节及转向横拉杆各个零部件间的运动机构校核，在设计初期提高汽车转向稳定性，如何建立CATIA中的转向系统运动模型，文章将对转向盘调节机构校核、转向万向节运动机构校核进行重点阐述。
1 转向运动分析机构的建立
1.1 打开CATIA软件，将所需数模调入
1.2 转向系统运动校核内容
（1）转向盘调节机构校核；（2）转向万向节运动机构校核；（3）转向横拉杆运动校核（本论文不再对其进行阐述）
1.3 转向盘调节机构校核的建立与分析
（1）转向管柱总成调节及拆解：
（2）添加辅助part1，并其固定 ；
（3）在辅助part1与转向管柱之间添加 ，并添加驱动角度；
（4）转向管柱与转向盘总成进行刚性连接 ；
（5）转向管柱与转向滑动轴之间添加U连接 ；
（6）转向滑动轴与转向传动轴之间添加棱形接头 ；
（7）转向传动轴与转向输入轴添加球头连接 ；
（8）转向输入轴与part1之间进行刚性连接 ，此结构可进行模拟；
（9）调节转向管柱位置，测量转向盘与组合开关罩的最小间隙；
（10）转向管柱调整到最低，测量转向盘与驾驶员座椅总成的最小间隙；
（11）不同位置上测量α、β角度，并计算转角差。
1.4 转向万向节运动机构校核的建立与分析
（1）打开所需数模，其中包括：转向滑动轴、转向传动轴、转向输入轴；
（2）添加辅助part1，并其固定 ；
（3）转向滑动轴与part1之间添加 ，并添加驱动角度；
（4）转向滑动轴与转向传动轴之间添加U连接 ；
（5） 转向传动轴与转向输入轴之间添加U连接 ；
基于ANSYS的转向架构架强度及模态分析
杜文涛
【期刊名称】《《科技视界》》
【年(卷),期】2019(000)033
【总页数】3页(P80-82)
【关键词】转向架构架; ANSYS; 有限元; 强度; 模态; 疲劳
【作 者】杜文涛
【作者单位】中国铁建高新装备股份有限公司 云南 昆明 650215
【正文语种】中 文
【中图分类】U270.33
0 引言
转向架是关系到铁路机车、车辆及大型养路机械设备运行安全的关键零部件。特别是新设计转向架时，对其结构设计的合理性进行计算分析和试验验证显得尤为关键。在样机生产之前对其结构设计的合理性进行分析验证，能够很大程度上减小设计风险，降低试验成本，提高设计的成功率。
1 转向架构架结构特点
此转向架构架主要由横梁、变截面箱形侧梁、纵向梁组成。此转向架与其他铁路机车车辆转向架相比具有以下特点：此转向架无芯盘和中心销，垂向力主要由左右两旁承承受；横向力主要由侧梁和横向减震器传递；纵向力主要由牵引座和牵引拉杆传递；转向架构架的主材质为Q345qE，主要安装座材质为Q345D。其主要参数见表1。
表1 转向架构架基本计算参数images/BZ_86_271_2362_1252_3013.png
2 转向架构架有限元模型
图1 转向架构架有限元模型
该转向架构架主要由薄板结构拼焊而成，构建有限元模型适合采用4节点壳单元Shell181对转向架构架进行离散。转向架轴箱悬挂装置通过弹簧单元Combine14进行模拟，轮对通过3-D梁单元Beam188进行模拟，轴箱本身用Rigid刚性梁单元进行模拟。模型采用空间笛卡尔坐标系，在该坐标系下，X轴指向车辆运行方向，Y轴与线路方向垂直，Z轴垂直于轨道平面，正方向为竖直向下。
模型共离散Shell181单元128260个，Beam188梁单元40个，Combine14弹簧单元4个，Cerig刚性梁单元32个。如图1所示。
面向汽车转向系统NVH性能的分析与设计流程
田冠男 杨晋 谢然 徐有忠
(奇瑞汽车有限公司乘用车工程研究院CAE部 安徽 芜湖 241009)
摘 要: 本文提出了一种面向汽车转向系统NVH性能的分析与设计流程,简述了转向系统振动的激励源，针对转向柱总成进行了模态分析与试验对比，并结合提升转向柱与仪表板安装横梁总成NVH性能的工程实例，进一步针对转向柱安装支架进行了静强度分析与结构优化，该方法最终在奇瑞某车型开发中得到了较好的应用。
关键词: NVH 转向系统 分析与设计流程 MSC.Nastran 结构优化
An Analysis and Design Process Oriented on Vehicle
Steering System NVH Performance
Tian Guannan, Yang Jin, Xie Ran, Xu Youzhong
CAE Department，Passenger Vehicle Product Development, Chery Automobile Company Ltd. Wuhu, Anhui 241009,China
Abstract: Orienting on vehicle steering system NVH performance, an analysis and design process is given.
Exciting resource of steering system shake is introduced. To analyze mode of steering system, both FEM and
test method is used. An example aimed to increase NVH performance of steering column and IP is given. In
