100km/h客车车辆轮对结构设计和有限元分析(2)
1 绪论
1.1 选题背景
19世纪末和20世纪初电力机车和内燃机车开始在国外出现。从20世纪2，30年代开始，这两种动力机车在欧美的铁路上已经有了广泛的使用。
40年代后期，美国首先开始大规模的应用内燃机车来代替蒸汽机车。而到了1960年，美国基本已经停止使用蒸汽机车而是使牵引动力向内燃化发展。
包括前苏联在内的许多欧洲国家随后开始推动铁路向现代化发展，尤其是其牵引动力的发展。有些国家主要采用电力机车，有些国家采用内燃机车，而另一些国家同时采用这两种机车。大多数国家在70年代中期已经基本停用了蒸汽机车，实现了动力的现代化发展。
我国在1958年首先试制了内燃机车，而到了20世纪60年代初开始研制调车内燃机车及动车组，并正式开始使用。到了1961年8月15日，我国第一条电气化铁路宝成线的宝凤段正式建成并通车，这是我国铁路动力向电力牵引发展的重要标志。
由于内燃机车投资较少，其发展速度在6，70年代发展得相当迅速。而于此同时，电力机车由于初期投资成本较大，发展的较为缓慢，一般只运用在客货运输特别繁忙的大干线上。70年代后期，由于世界各国开始重视环境保护的问题，电力机车的使用范围开始扩大，但从数量上来看，仍远远少于内燃机车。
60年代以来，发达国家的公路和航空运输发展迅速，许多国家的铁路运输发展速度已经落后于公路和航空运输。
但是铁路运输毕竟还是有自己的优势：其运输量大、运输成本低、受到环境影响较小等等。因此铁路运输短期内仍有这强大的生命力并且很难被其他运输方式所替代。
铁路运输在我国的经济发展中有着举足轻重的地位，它因具有成本低、运能大等特点已在我国交通体系中具有了骨干的地位，对我国各个行业的发展都有着重大的作用以及深远的影响。
轮对是机车走行部中极其重要的部件之一，它是由车轴和车轮通过过盈联接组合而成的。
轮对的作用是：机车车体通过它将全部的重量加载在钢轨上。因此它几乎承载着整个机车的重量，在机车的运行过程中起到重要的作用。机车通过车轮和钢轨之间产生的黏着牵引力或者制动力以及轮对的滚动使机车前进。随着列车运行速度的提高，客车轮对故障出现了较大幅度的增加，已成为影响客车运行安全性和稳定性的重要因素之一，其安全稳定性已成为人们关心的焦点，其可靠性直接影响着列车的运行安全。
车轴是轮对的一部分，也是极其关键的零件之一，可以说是重中之重。作用在车轴上的载荷有机车自重和附加的动态载荷，由牵引电机经过主、从动齿轮传动时侧压力引起的弯矩和扭矩，牵引电动机的静、动载荷；轴承、轮心、齿轮压装在车轴上引起的组装应力。同时车轴还受到过盈装配所产生的接触面压力的作用。由于轮毂与轴接触面沿轴向应力分布是不均匀的，车轴总体来说是中间低，在轮毂端面附近形成较大的应力集中，因此在研究车轴的受力时必须考虑这种边缘应力集中的影响。
因此，我们必须要同时关注车轮和车轴的强度问题。本文目的是对100km/h客车轮对的强度进行分析，使其满足运行的安全要求。
传统经验设计和手工分析计算难以满足高性能列车轮对的设计要求。而通过有限元分析软件对轮对进行受力分析不用像传统方法那样通过对实际轮对进行反复试验得出结论，大大的降低了人力、财力也使得分析得出的数据结果更接近实际情况，传统方法分析困难的简单化，使复杂的过程层次化。有限元分析在列车转向架轮对疲劳强度、结构强度等方面的运用较为成熟。
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