钢轨打磨作为一种有效改善轮轨接触性能的铁路维护技术,在提高列车运行稳定性及安全性等方面发挥着日趋重要的作用。现有的钢轨打磨列车主要采用砂轮端面打磨钢轨,近年来,国外开展了基于砂轮圆周曲面打磨技术的研究,并研制出了相关打磨设备。与砂轮端面打磨相比,曲面打磨具有适应多种钢轨廓形、打磨后钢轨廓形弧面更饱满、设备体积小等特点。本文通过对现有钢轨打磨设备、打磨技术的分析,设计了一种钢轨曲面打磨装置,主要的研究内容为:（1）根据对钢轨打磨装置技术要求、钢轨廓形、钢轨打磨技术等分析,提出了钢轨曲面打磨装置整体结构方案;通过对打磨运动的组成、打磨廓形区间、空间尺寸限制等方面的分析,确定了打磨单元结构方案、单元布置方式及单元调整结构方案;建立了新型钢轨曲面打磨装置三维数字化虚拟模型,对打磨单元进行运动仿真分析,验证了结构及其传动方案的可行性。（2）利用ANSYS Workbench软件对整机框架、砂轮轴、U型支架等重要零部件进行静应力分析,根据得到的应力与变形位移云图结果,对其中变形位移过大及不满足强度要求的零部件进行结构优化,进而使重要零部件满足了强度刚度要求。（3）分析了打磨装置受到的内外部激振频率,对整机框架、U型支架、砂轮轴等重要零部件进行模态分析,提取其模态频率,并与内外部激振频率进行对比,对频率接近的重要零部件进行了优化,并对优化后零部件进行验证,优化后的结构提高了固有频率,同时满足强度刚度要求。（4）建立了磨粒及砂轮表面形貌三维模型,通过DEFORM-3D对磨粒及砂轮磨削进行了仿真分析。结果显示磨粒与工件接触处堆积材料的挤压区域应力较高及接触区域温度较高;磨削力随着打磨深度及进给速度增大而增大,随砂轮转速增大而减小,打磨深度的增加对磨削力的变化有显著影响;打磨后工件表面存在多条沟痕且有重叠,是多颗磨粒多次作用后的结果。为钢轨打磨参数设定提供了参考。