随着我国轨道运输业不断发展,铁路养护技术业也在不断进步。钢轨打磨作为铁路养护中最基本的手段,被广泛应用于各种工况轨道作业中。对于需要局部打磨、抢修等路段工况,小型钢轨打磨机由于体积小、操作简单、效率高等特点被广泛使用。传统的钢轨打磨机整机质量较大,磨头机架与支撑机架固定在一起,工人在打磨钢轨侧面时,需要将整个打磨机进行翻转,频繁的翻转整机和控制进给量对于打磨工人来说大大增加了劳动强度。所以,需要设计出一款质量更轻、打磨效率更高的钢轨仿形打磨机。针对新式打磨机,本文主要研究有以下几部分:(1)结构方面,采用杆件式结构设计磨头机架,取代传统的框架式结构,整机在质量方面有明显的降低;对磨头机架部分与汽油机进行分离设计,汽油机固定,工人操作时只需翻转磨头机架即可,相比翻转式仿形打磨机,大大降低了作业量;采用压簧来控制砂轮进给量,工人在仿形打磨时,不需要频繁操作刚性螺杆,而由压簧自动控制。相比刚性控制,压簧控制提高了砂轮进给量控制的效率。(2)对整机进行运动仿真,模拟仿形打磨运动和进给控制打磨运动,通过仿形弯管角位移曲线,直线轴承与法兰盘间距曲线,分别验证两种运动的可实现性。(3)新式打磨机机架部分由原来的框架式改为杆件式,整机质量降低,但强度也有所降低。本文对机架部分进行工况下有限元仿真分析,验证了杆式机架在静态和动态下设计的合理性。(4)新式打磨机磨头机架部分初设计采用经验法,结构尺寸并不规范。利用Solid Works对仿形弯管部分、直线轴承固定墩块部分进行尺寸优化,通过对算例中变量进行多次有限元仿真迭代,得出尺寸最优解。(5)推导打磨力与打磨砂轮寿命之间的关系,利用Solid Works对压簧控制进给和刚性控制进给两种情况行运动仿真,通过仿真得出对应打磨力与时间曲线图,结合打磨力与砂轮寿命之间的关系,验证了采用压簧控制进给,相对刚性控制来说,打磨砂轮使用寿命更长。