【摘 要】
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随着我国铁路工业的发展,铁路线路及里程数不断增加,对于大型铁路养护设备道砟清筛机的性能要求不断提高。清筛机挖掘装置作为清筛机的主要作业装置,是首要的改进目标。然而现阶段对于清筛机挖掘链的系统性研究还有所欠缺,大型设备的试验成本较高,且多数工况难以试验,改进效果较为不理想。伴随计算机辅助设计技术（CAE）的发展以及计算机算力水平的提高,CAE方法已经逐渐成为机械设计中的重要手段。基于此,运用CAE方
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随着我国铁路工业的发展,铁路线路及里程数不断增加,对于大型铁路养护设备道砟清筛机的性能要求不断提高。清筛机挖掘装置作为清筛机的主要作业装置,是首要的改进目标。然而现阶段对于清筛机挖掘链的系统性研究还有所欠缺,大型设备的试验成本较高,且多数工况难以试验,改进效果较为不理想。伴随计算机辅助设计技术（CAE）的发展以及计算机算力水平的提高,CAE方法已经逐渐成为机械设计中的重要手段。基于此,运用CAE方法对清筛机挖掘链进行仿真验证和改进设计是克服设计难点的有效手段,能够克服设计成本高昂、工况复杂、极端工况等问题。现役的QS-650型道砟清筛机挖掘链存在道床适应性差、部分构件磨损严重及链条超重等问题。针对以上问题,本文在QS-650型道砟清筛机挖掘链的基础上,运用CAE设计方法,对其进行仿真分析和改进设计,做了以下相关工作:（1）针对QS-650型道砟清筛机挖掘链的挖掘作业过程建立多体动力学仿真模型,获取并分析挖掘作业过程中链条的动力学响应。（2）在分析挖掘效率和挖掘阻力的基础上,对链条的部分构建进行改进设计,主要包括:尺寸合理、满足挖掘需求的扒砟板;可对挖掘角进行调整的挖掘角调整结构;具有螺纹密封防尘和润滑油道的销轴。有效的解决了挖掘链道床适应性差、销轴易磨损等问题。（3）基于离散元思想,在商业软件EDEM中,通过用户自定义颗粒平台颗粒工厂建立包含不同规格和不同数量碎石道砟的有砟道床模型;通过分析扒齿对道床挖掘过程中挖掘角对挖掘效率和挖掘阻力的影响,进一步验证设计和分析的可靠性。（4）通过Workbench优化设计平台,以轻量化为目标对扒齿进行轻量化设计,从而实现挖掘链的减重5.6%,共计46kg,有效的缓解挖掘链过重问题。
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