軸箱裝置是機車車輛走行部重要組成部分之一，用來連接輪對與構架，保持軸頸與軸承間的正常位置關系，實現輪對滾動向構架平動的轉化，同時向輪對傳遞源于一系簧上部分的各種載荷。由于鐵路客貨運速度步步提升，軸箱裝置在服役過程中面臨越來越復雜的載荷環境，通過有限元分析建模和仿真計算，對其各組成部件進行靜強度與疲勞強度分析，是保障軸箱裝置服役可靠性和機車車輛運行安全性的有效手段之一，具有重要的工程實際意義。   
      軸箱體是軸箱裝置的骨架，以間隙配合的方式套在軸承外，并通過螺栓連接安裝內、外端蓋，同時設有一系彈簧座，還可根據需要設置軸箱拉桿安裝座、軸箱轉臂、垂向止擋凸臺等。由于缺乏直接指導軸箱體強度設計與試驗的標準，目前國內相關有限元強度校核，往往需要借鑒針對轉向架構架強度試驗的標準。然而，現有軸箱體強度有限元研究中，在標準推演、強度計算等環節通常做了較大簡化，尤其是針對軸箱體有限元計算模型的邊界條件設置，例如計算時僅考慮垂向載荷，模擬軸箱定位結構時不考慮連接件安裝部位的實際連接方式等。這些簡化處理雖然方便了計算，但同時影響了強度校核結果對軸箱體受力狀況反映的真實程度。    
      以出口某國機車的拉桿式定位軸箱體為對象，探討有限元強度分析中引入軸箱拉桿的必要性和合理實現拉桿模擬的方法。
      軸箱裝置按定位方式，可分為拉板式、拉桿式、轉臂式、導柱式等7類。我國干線機車大多數采用雙拉桿式軸箱定位裝置，CRH動車組也采用了類似的結構，但區分上、下拉桿。雙拉桿軸箱定位結構緊湊，通常安裝于軸箱的兩個對角，近似中心對稱布置，在機車或動車運行時，通過提供適當的縱向與橫向剛度，確保運行平穩。   
      圖給出了出口某國機車的一系懸掛裝置結構示意圖。該裝置采用鋼彈簧加軸箱拉桿結構，在軸箱體上設有兩組螺旋鋼彈簧，軸箱體兩側安裝有軸箱拉桿。機車運行時，鋼彈簧主要受垂向力作用，軸箱拉桿主要傳遞牽引力、制動力和橫向力。此外，為了達到衰減振動和吸收振動能量的目的，配置有一系垂向減振器。軸箱體采用C級鋼鑄造而成，頂部設置有垂向止擋凸臺，軸箱體前端蓋上設有一系橫向止擋。軸箱體在工作中所受載荷有來自于兩組鋼彈簧的垂向、縱向和橫向載荷；來自于上、下拉桿的縱向及橫向載荷；通過前端蓋傳遞至軸箱體螺栓孔的減振器垂向載荷；構架與軸箱體垂向接觸時作用于止擋凸臺的垂向載荷；構架與軸箱體前端蓋橫向接觸時，通過前端蓋傳遞至軸箱體螺栓孔的橫向載荷。   
      圖給出了軸箱拉桿結構簡圖，橫向剛度主要靠橡膠墊的偏轉壓縮提供，其次橡膠關節的偏轉壓縮也提供小部分橫向剛度；縱向剛度主要由橡膠關節的徑向剛度提供，而橡膠墊的剪切只能提供不超過10%的縱向剛度。
      為盡可能真實地反映軸箱體在各載荷工況下的應力分布，根據工廠提供的軸箱體及拉桿幾何模型，在ANSYS軟件平臺上建立了詳細的有限元力學計算模型。軸箱體與拉桿體采用具有中間節點的四面體Solid187單元進行模擬；拉桿的橡膠關節則采用具有中間節點的六面體Solid186單元進行模擬;拉桿芯軸兩端頭與軸箱體連接處采用Combin4大剛度彈簧單元模擬螺栓固定。另外，所有部件之間接觸部位均建立了接觸(使用174接觸單元與170目標單元)。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
                                                                                                                                                      杭州那泰科技有限公司
                                                                              本文出自杭州那泰科技有限公司m.yw15777.cn，轉載請注明出處和相關鏈接！