摘 要：本文以动车城轨牵引制动系统试验台轴承座为例，基于HyperWorks软件对其进行静强度及模态计算。结果显示，动车城轨牵引制动系统试验台轴承座在规定的载荷工况下，静强度满足相应材料的屈服强度要求，且工作时不会发生共振。可见，CAE软件的应用为产品的结构设计及校核提供了参考依据。

关键词：轴承座 有限元 静强度 模态

Abstract：This paper uses an urban rail motor car’s braking system traction bearing as a case study of using HyperWorks software to perform modal analysis and calculate static strength. The result shows that the static strength of urban rail traction motor car brake system test bench bearing meets the requirements of the corresponding yield strength of the material in the specified load conditions, and resonance does not occur during operation. CAE software applications provide a reference and check for structural design.

Key words：Bearing, finite element, static strength, modal

 

1 概述

 

       动车城轨牵引制动系统试验台是大功率动车城轨进行牵引与制动特性试验的重要平台，而轴承座作为其轮轴系统中的关键部件，承载着轮对重量以及在轮对上施加的制动载荷。为保证轴承座在牵引制动试验台上工作时的可靠性和安全性，其静强度及振动特性必须满足一定的条件要求。目前随着仿真技术在工程领域的不断发展，CAE软件的应用已成为对工程和产品进行性能和安全性分析的重要手段[1]。本文将以动车城轨牵引制动系统试验台轴承座为研究对象，利用有限元法及Altair公司的HyperWorks软件对其进行静强度及模态计算，为获得轴承座工作时的应力分布及其动态特性分析提供可靠性依据。

 

2 有限元模型的建立

2.1 计算对象简介

 

       动车城轨牵引制动系统试验台包括牵引电机、扭矩传感器、变速箱、飞轮组、轮对（含轴承）、底座及相应的传动连接装置，长约9m。动车城轨牵引制动系统试验台外观图见图1。

 

2.2 材料与属性

 

         表1为动车城轨轴承座材料属性表。

                                                                 表1    材料属性

 

                                    

                                                                         图4 坐标系约定图

2.4 网格划分

       根据动车城轨轴承座的结构，本文利用HyperMesh软件对模型进行网格划分，主要采用三维实体单元模拟，单元大小约5mm。整个模型共计单元607376个，节点333669个。

                     

                               

                             图5 动车城轨轴承座有限元模型1                     图6 动车城轨轴承座有限元模型2