[发明专利]一种高铁驱动电机吊挂板簧不同位置应力的计算方法

说明书

本发明所述一种高铁驱动电机吊挂板簧不同位置应力的计算方法，属于高铁驱动电机吊挂板簧技术领域。本发明可根据高铁驱动电机吊挂板簧的结构参数，垂向载荷和横向最大载荷，在考虑吊挂板簧截面形状和抛物线段坐标原点偏移量的情况下，对高铁驱动电机吊挂板簧在垂向载荷和横向最大载荷下各段不同位置处的应力进行计算。通过样机试验可知，本发明所提供的高铁驱动电机吊挂板簧不同位置应力的计算方法是正确的，可得到在垂向载荷和横向最大载荷共同作用下在不同位置处应力的精确计算值。利用该方法可确保高铁驱动电机吊挂板簧满足强度设计要求，提高产品的设计水平、可靠性和使用寿命及车辆行驶安全性；同时，降低设计及试验费用，加快产品开发速度。

技术领域

本发明涉及高铁驱动电机吊挂板簧，特别是一种高铁驱动电机吊挂板簧不同位置应力的计算方法。

背景技术

随着高铁行驶速度及行驶平稳性和安全性的不断提高，对高铁驱动电机吊挂板簧横向刚度计算及设计提出了更高的要求。实际吊挂板簧是有根部平直段、抛物线段和端部平直段构成，截面形状有圆弧式和倒角式两种，且抛物线段的坐标原点大都与吊挂板簧端部吊耳中心不重合，即抛物线段大都存有坐标原点平移量。高铁驱动电机吊挂板簧各段不同位置应力，不仅受吊挂板簧的垂向载荷和横向载荷的影响，而且还受截面形状和抛物线段坐标平移量的影响。然而，先前对于少片抛物线型变截面板簧应力计算，都未考虑截面形状和抛物线段坐标原点平移量的影响，因此，一直未给出准确可靠的高铁驱动电机吊挂板簧各段不同位置应力的计算方法。随着高铁行驶速度及行驶平稳性和安全性性的不断提高，必须建立准确、可靠的高铁驱动电机吊挂板簧不同位置应力的计算方法，确保高铁驱动电机吊挂板簧在垂向载荷和最大横向载荷共同作用下的各段不同位置应力满足设计要求，提高产品的设计水平、可靠性和使用寿命及轨道车辆的行驶安全性；同时，降低产品的设计及试验费用，加快产品开发速度。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种简便、可靠的高铁驱动电机吊挂板簧端部平直段长度的设计方法，其设计流程图，如图1所示。高铁驱动电机吊挂板簧的结构和力学模型，如图2所示，是由根部平直段、抛物线段和端部平直段构成，其中，吊挂板簧的根部为固定约束，端部吊耳中心作用一横向载荷为P，以吊耳中心作为吊挂板簧端点，端部吊耳中心与根部固定点之间的长度为吊挂板簧的作用长度L，端部平直段的长度为L₁，根部平直段的长度为L₂，抛物线段的根部到吊挂板簧端点的长度为L_2p；吊挂板簧的端部平直段的厚度为h₁，根部平直段的厚度为h₂，抛物线段的厚度比β＝h₁/h₂，抛物线段的平均厚度h_p＝(h₁+h₂)/2；以吊挂板簧端点为坐标原点O建立坐标系，抛物线段的理论坐标原点为O_T，其中，吊挂板簧端点O与抛物线段的理论坐标原点为O_T之间的距离为抛物线段的坐标平移量x₀，抛物线段在x位置处的厚度为h_x。截面圆弧式高铁驱动电机吊挂板簧的各段截面形状，如图3所示，其中，在根部平直段的截面两端半圆圆弧半径r₂＝h₂/2，端部平直段的截面两端半圆圆弧半径r₁＝h₁/2，抛物线段在x位置处的截面两端半圆圆弧半径r_x＝h_x/2，抛物线段的截面两端平均圆弧半径r_p＝h_p/2。截面倒角式高铁驱动电机吊挂板簧各段的截面形状，如图4所示，其中，截面倒角式高铁驱动电机吊挂板簧的根部平直段的倒角半径r_d2，端部平直段的倒角半径r_d1，抛物线段在x位置处的倒角半径r_dx，抛物线段的平均倒角半径r_dp。截面倒角式高铁驱动电机吊挂板簧的根部平直段的倒角半径与厚度之比k_r2＝r_d2/h₂，端部平直段的倒角半径与厚度之比k_r1＝r_d1/h₁，抛物线段的平均倒角半径与平均厚度之比k_rp＝r_dp/h_p。吊挂板簧的结构参数及其截面形状和抛物线段的坐标平移量，对高铁驱动电机吊挂板簧在不同位置应力具有重要影响。根据高铁驱动电机吊挂板簧的结构参数，垂向载荷和最大横向载荷，在考虑吊挂板簧截面形状和抛物线段坐标原点偏移量的情况下，对高铁驱动电机吊挂板簧在垂向载荷和最大横向载荷下各段不同位置处的应力进行计算。