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摘要：本文以广州铁道车辆厂原有的移车台参数为参考，以传统经验类比方法和现代CAD/CAE计算机技术相结合，在AUTOCAD软件中绘制出总装图，生产工艺图等，在有限元分析软件ANSYS中对其进行强度校核，针对薄弱部位提出了合理的改进方案，保证了该移车台在使用过程中可靠运行，最后成功的研制了该设备。
关键词：移车台；移车台钢结构；ANSYS；强度分析
前言
本文以广州铁道车辆厂原有的移车台参数为参考，以传统经验类比的方法和现代CAD/CAE计算机技术相结合设计出一台额定承载重量为80t，长度为30m的移台车。该设备现已投产使用，如图一所示。
1.有限元分析
1.1 移车台钢结构结构设计
移车台钢结构是移车台的主体，起支撑作用，也是移车台的承重结构。由于箱型梁是闭合截面，抗扭刚度大，结构紧凑，刷漆费用低，风载小，而且可以选用比较薄的钢板制成，可以大大减轻自重。所以本次设计的移车台钢结构主要选用箱型梁来设计。设计后的车架由三段组成，每段焊接完成厚再进行拼接。
1.2 模型的建立
传统的钢结构有限元分析一般将钢结构简化成空间杆系结构 ，采用梁单元进行模拟。该方法的优点是计算速度快，所需计算机资源较少，但需对钢结构模型进行简化，结果只能粗略地反映车架整体的应力水平及其分布情况。为反映车架结构的真实情况和提高分析精度，本次设计采用板壳单元。在hypermesh的ansys模板下对车架进行网格划分，为保证仿真精度采用平均尺寸为100mm的shell181板桥单元对车架进行单元离散，辅以少量的三角形单元以满足高质量网格的过度需要，但三角形单元要控制在6%以内。对车架的焊接部分采用共节 点方法对铆钉连接以及螺栓连接全部采用刚性单元模拟。
1.3 材料参数
移车台钢结构的材质均采用Q235-A。该材料的物理性能为：弹性模量E=206000MPa，泊松比 =0.3，材料的最小屈服强度是 =235MPa。
2.工况的确定
2.1 载荷条件的确定
移车台自重为50t，所设计车体最大载重为80t。其中牵引车重量为8t，所受最大车体重量为72t。
移车台整个车架架体承受的载荷主要有移车台的自重和所承载车体的重量（自重+载重=130t）。移车台车架的自重以重力加速度的加载方式加载，加1G垂向力。所承载车体的重量按照实际运行时的在车体上的接触支撑部位加均布压强。架体受压部位为8个受力点，分别表示车体的两个转向架的8个车轮接触面。所承载牵引车的重量按照实际运行时的在车体上的接触支撑的四个部位加均布压强。
2.2 约束条件的确定
因为本次分析是对该移车台车架进行经强度分析，所以对其进行全约束。约束最前端左侧走行轮的123自由度，右侧走行轮的12自由度，最后端左侧走行轮的23自由度，其余7个走行轮的垂向2自由度。这种约束方式的假定条件是该移车台在初始状态时13个走行轮与支撑轨道均接触良好。
2.3 分析工况的确定
在有限元分析过程中为了能够全面的反应车架在实际使用工况下应力分布情况，本文共制定了两种工况条件工况一为车体、牵引车位于移车台中间时的情况，工况二为车体位于移车台一端的情况。
3.分析结果与优化设计
3.1分析结果
本次移车台钢结构设计所选材料为Q235-A，屈服极限为235MPa，考虑到车体在放上移车台和从移车台移去时或移车台在运行过程中突然停止时，会受到冲击，所以在设计时取强度安全系数k=1.5。这样的话，工况一所受最大应力184×1.5=276MPa，工况二所受最大应力198.8×1.5=298.2MPa，均大于235MPa，所以移车台在实际运行过程中可能存在风险。
3.2优化方案的提出
经综合分析研究，推测该车架发生局部裂纹的主要原因是结构强度不足、局部细节设计不合理、焊接工艺处理不当等。针对上述分析对车架局部进行优化改进，具体步骤如下：
3.2.1走行轮支承座筋板折角改圆弧过渡；
3.2.2纵向箱形主梁在走行轮支承座处加焊两块隔板（矩形筋板）；
3.2.3端部4mm铁地板满焊。
针对上述优化方案修改后的移车台钢结构模型重新进行强度分析得工况一的最大应力为139×1.5=208.5MPa次，工况二最大应力为144MPa×1.5=216MPa，满足强度要求。
4.结论
4.1通过有限元虚拟仿真分析的结果可知，本文所分析的移车台钢结构满足强度安全和相关行业标准，能保证该移车台在工作中正常使用。
4.2通过传统经验类比的方法和现代CAD/CAE计算机技术相结合的方法大大缩短了产品设计开发周期，节约了设计成本。
4.3该设备的研制成功，不仅解决了实际的生产需要，而且对移车台的设计过程和设计方法作了成功的探索。
4.4随着我国地铁交通建设正迅速发展，该设备也可以应用在地铁车辆的修理，因此此次的成功设计对以后的地铁车辆的移车台设计发展将有一定的借鉴作用。
参考文献：
[1]牛爱成.无坑式移车台的研制.设备与机具，2001，10（10）：30-31.
[2]30t货车移车台的研究与设计.铁道标准设计，1995，04（40）.
[3]黄靖远.机械设计学.机械工业出版社，1987，8-15.
[4]黄初皓.箱形桥式起重机主梁装焊工艺方案讨论.机械设计与制造工程，1998（6）.
关键词：移车台；移车台钢结构；ANSYS；强度分析
前言
本文以广州铁道车辆厂原有的移车台参数为参考，以传统经验类比的方法和现代CAD/CAE计算机技术相结合设计出一台额定承载重量为80t，长度为30m的移台车。该设备现已投产使用，如图一所示。
1.有限元分析
1.1 移车台钢结构结构设计
移车台钢结构是移车台的主体，起支撑作用，也是移车台的承重结构。由于箱型梁是闭合截面，抗扭刚度大，结构紧凑，刷漆费用低，风载小，而且可以选用比较薄的钢板制成，可以大大减轻自重。所以本次设计的移车台钢结构主要选用箱型梁来设计。设计后的车架由三段组成，每段焊接完成厚再进行拼接。
1.2 模型的建立
传统的钢结构有限元分析一般将钢结构简化成空间杆系结构 ，采用梁单元进行模拟。该方法的优点是计算速度快，所需计算机资源较少，但需对钢结构模型进行简化，结果只能粗略地反映车架整体的应力水平及其分布情况。为反映车架结构的真实情况和提高分析精度，本次设计采用板壳单元。在hypermesh的ansys模板下对车架进行网格划分，为保证仿真精度采用平均尺寸为100mm的shell181板桥单元对车架进行单元离散，辅以少量的三角形单元以满足高质量网格的过度需要，但三角形单元要控制在6%以内。对车架的焊接部分采用共节 点方法对铆钉连接以及螺栓连接全部采用刚性单元模拟。
1.3 材料参数
移车台钢结构的材质均采用Q235-A。该材料的物理性能为：弹性模量E=206000MPa，泊松比 =0.3，材料的最小屈服强度是 =235MPa。
2.工况的确定
2.1 载荷条件的确定
移车台自重为50t，所设计车体最大载重为80t。其中牵引车重量为8t，所受最大车体重量为72t。
移车台整个车架架体承受的载荷主要有移车台的自重和所承载车体的重量（自重+载重=130t）。移车台车架的自重以重力加速度的加载方式加载，加1G垂向力。所承载车体的重量按照实际运行时的在车体上的接触支撑部位加均布压强。架体受压部位为8个受力点，分别表示车体的两个转向架的8个车轮接触面。所承载牵引车的重量按照实际运行时的在车体上的接触支撑的四个部位加均布压强。
2.2 约束条件的确定
因为本次分析是对该移车台车架进行经强度分析，所以对其进行全约束。约束最前端左侧走行轮的123自由度，右侧走行轮的12自由度，最后端左侧走行轮的23自由度，其余7个走行轮的垂向2自由度。这种约束方式的假定条件是该移车台在初始状态时13个走行轮与支撑轨道均接触良好。
2.3 分析工况的确定
在有限元分析过程中为了能够全面的反应车架在实际使用工况下应力分布情况，本文共制定了两种工况条件工况一为车体、牵引车位于移车台中间时的情况，工况二为车体位于移车台一端的情况。
3.分析结果与优化设计
3.1分析结果
本次移车台钢结构设计所选材料为Q235-A，屈服极限为235MPa，考虑到车体在放上移车台和从移车台移去时或移车台在运行过程中突然停止时，会受到冲击，所以在设计时取强度安全系数k=1.5。这样的话，工况一所受最大应力184×1.5=276MPa，工况二所受最大应力198.8×1.5=298.2MPa，均大于235MPa，所以移车台在实际运行过程中可能存在风险。
3.2优化方案的提出
经综合分析研究，推测该车架发生局部裂纹的主要原因是结构强度不足、局部细节设计不合理、焊接工艺处理不当等。针对上述分析对车架局部进行优化改进，具体步骤如下：
3.2.1走行轮支承座筋板折角改圆弧过渡；
3.2.2纵向箱形主梁在走行轮支承座处加焊两块隔板（矩形筋板）；
3.2.3端部4mm铁地板满焊。
针对上述优化方案修改后的移车台钢结构模型重新进行强度分析得工况一的最大应力为139×1.5=208.5MPa次，工况二最大应力为144MPa×1.5=216MPa，满足强度要求。
4.结论
4.1通过有限元虚拟仿真分析的结果可知，本文所分析的移车台钢结构满足强度安全和相关行业标准，能保证该移车台在工作中正常使用。
4.2通过传统经验类比的方法和现代CAD/CAE计算机技术相结合的方法大大缩短了产品设计开发周期，节约了设计成本。
4.3该设备的研制成功，不仅解决了实际的生产需要，而且对移车台的设计过程和设计方法作了成功的探索。
4.4随着我国地铁交通建设正迅速发展，该设备也可以应用在地铁车辆的修理，因此此次的成功设计对以后的地铁车辆的移车台设计发展将有一定的借鉴作用。
参考文献：
[1]牛爱成.无坑式移车台的研制.设备与机具，2001，10（10）：30-31.
[2]30t货车移车台的研究与设计.铁道标准设计，1995，04（40）.
[3]黄靖远.机械设计学.机械工业出版社，1987，8-15.
[4]黄初皓.箱形桥式起重机主梁装焊工艺方案讨论.机械设计与制造工程，1998（6）.