[发明专利]一种轻量化重载轮对及其设计方法

权利要求书

1.一种轻量化重载轮对，包括车轴和设在车轴上的车轮，车轴为圆柱形结构；所述车轴每端均包括车轴轴端区域、车轴轴颈直线区域、车轴防尘座直线区域、车轴轮座区以及车轴轴身区域；所述车轮包括轮毂、辐板和轮辋，所述辐板为弯曲结构，辐板的一端与轮毂连接，辐板的另一端与轮辋连接，轮辋上远离辐板的一端设有踏面和轮缘；所述辐板包括轮毂-辐板过渡区、辐板主体和轮辋-辐板过渡区；所述车轮设在车轴轮座区上，其特征在于：轴向上所述轮辋-辐板过渡区位于轮毂-辐板过渡区的外侧；轮毂-辐板过渡区位于轮毂与辐板主体之间，轮辋-辐板过渡区位于轮辋与辐板主体之间；辐板主体为弯曲结构，辐板通过圆弧，分别与轮辋及轮毂连接。

2.如权利要求1所述轻量化重载轮对，其特征在于：所述车轴轴端区域与车轴轴颈直线区域之间由过渡引锥连接；车轴轴颈直线区域与车轴防尘座直线区域设置有轴颈卸荷槽；车轴防尘座直线区域与车轴轮座区域之间设置了防尘座卸荷槽；车轴轮座区域与车轴轴身区域设置有圆滑过渡的过渡圆弧。

3.如权利要求1所述轻量化重载轮对，其特征在于：所述轮毂外径面外侧轮廓线与轮箍外侧面的夹角≥98°，轮毂外径面内侧轮廓线与轮箍内侧面的夹角为≥100°，轮辋内径面外侧轮廓线与轮辋外侧面的夹角为≥96°，轮辋内径面内侧轮廓线与轮辋内侧面的夹角为≥96°；轴向上，轮辋内侧面位于轮毂内侧面的外侧，且轮辋内侧面与轮毂内侧面的距离≥35mm。

4.一种如权利要求1至3任一项所述轻量化重载轮对的设计方法，其特征在于：所述设计方法包括以下步骤：

步骤1.辅助线设置：X轴线为车轮旋转轴线，也称为轴向；Y轴线指示垂直于X轴向的径向，X轴线箭头所指方向为外侧，X轴线箭头的反方向为内侧；轮毂-辐板过渡区的轴线为A；

步骤2.绘制轮毂的轮毂外轮廓线与外毂面连接；绘制轮毂的轮毂内轮廓线与内毂面连接；轮毂外轮廓线与外毂面形成夹角Φ1，轮毂内轮廓线与内毂面形成夹角Φ2；

步骤3.设计轮毂-辐板过渡区域：以轮辋的内辋面定位轴向尺寸X1，绘制轴线A，将轴线A沿轴向，向两侧平移相等距离，形成轮毂-辐板过渡区的辐板厚度S2，分别绘制曲线R1、R2、R3，其中，R1与轮毂外轮廓线相切，R3与轮毂内轮廓线相切；

步骤4.绘制轮辋的轮辋外轮廓线与外辋面连接；绘制轮辋的轮辋内轮廓线与内辋面连接；轮辋外轮廓线与外辋面形成夹角Φ3，轮辋内轮廓线与内辋面形成夹角Φ4；

步骤5.设计辐板靠近轮辋的区域：以轮辋的内辋面定位轴向尺寸X3，及轮辋内轮廓线与内辋面交点径向平移尺寸X2确定圆心C，以C为圆心绘制半径R6及半径R5，R5半径-R6半径＝S2厚度；

步骤6.设计轮辋-辐板过渡区域：在R5及轮辋外轮廓线之间，绘制同时与R5及轮辋外轮廓线相切的圆弧R7；在R6及轮辋内轮廓线之间，绘制同时与R6及轮辋内轮廓线相切的圆弧R8；

步骤7.在R2及R5之间，绘制同时与R2及R5相切的圆弧R4；在R3及R6之间，绘制同时与R3及R6相切的圆弧R9；

步骤8.设计Y轴线为轮对的轴对称线，也称为竖直线；

步骤9.设计车轮内辋面与Y轴线之间的水平距离为L1；

步骤10.设计车轮内辋面与车轴轴端区域的水平距离为L4；

步骤11.设计车轮外毂面到车轴防尘座卸荷槽末端的引锥的水平距离为L3；

步骤12.设计车轮内毂面到车轴轮座区域末端的水平距离为L2；

步骤13.设计车轮注油槽到车轴轮座区域直线距离为H1；

步骤14.设计车轮注油槽起始部位的圆弧为R9；

步骤15.设计车轮注油槽末端部位的圆弧为R11；

步骤16.设计车轮注油槽起始部位的圆弧R9与末端部位的圆弧R11之间的过渡圆弧为R10；

步骤17.设计车轴轴端区域的车轴轴端螺纹孔的相邻两个螺纹孔之间的均布角度为∠1＝∠2；

步骤18.设计车轴轴端区域的车轴轴端螺纹孔的相邻两个螺纹孔之间的均布节圆直径为φ2；

步骤19.设计车轴轴端区域的车轴中心孔护锥的开口直径为φ1；

步骤20.设计车轴轴端区域的车轴中心孔护锥的开口角度为∠3；

步骤21.设计车轴轴端区域的车轴中心孔护锥的深度为L7；

步骤22.设计车轴轴端区域的车轴中心孔底孔的深度为L8，中心孔开口角度为∠4；

步骤23.设计车轴轴颈卸荷槽区域的起始过渡圆弧为R12；

步骤24.设计车轴轴颈卸荷槽区域的车轴轴颈直线区域与起始过渡圆弧R12的深度为H2；

步骤25.设计车轴轴颈卸荷槽区域的长度为L5；

步骤26.设计车轴轴颈卸荷槽区域的末端过渡圆弧为R13；

步骤27.设计车轴轴颈卸荷槽区域的末端与车轴防尘座直线区域之间的过渡圆弧为R14；

步骤28.设计车轴防尘座卸荷槽区域的过渡圆弧为R15；

步骤29.设计车轴防尘座卸荷槽区域的末端过渡引锥长度为L6；

步骤30.设计车轴防尘座卸荷槽区域的过渡圆弧与车轴防尘座直线区域之间的深度为H3。