铁路是我国重要的基础设施,是国民经济的运输大动脉。随着国家铁路提速战略的实施与高速铁路的蓬勃发展,我国铁路的运输能力和管理水平有了大幅提高。但同国民经济的不断深入发展相比,仍然还存在着一定差距。速度的提升与相应技术水平的落后,使得铁路运营中易发生机车事故与故障,造成运输的中断并波及路网,打乱正常的铁路运输秩序,进而影响社会生产和铁路运输全局,甚至带来广泛的负面影响。机车的走行部是机车运行的一个非常重要的部件。针对机车走行部的常见易发故障,本文研制了一种轻便、拆装灵活、适用性广的机车轮对救援车,极大提高了此类故障的处理速度与效率,改善了劳动强度,节约了成本。处理故障时,由救援队在现场使用该装置作为代用轮对,基本恢复故障机车的走行功能,使其能撤离正线,保证运营线路的通畅。该机车救援车采用模块化的结构设计,使得拆装更为迅速;进而应用CAE技术进行了深入的优化设计,极大满足了故障处理的需求。其主要研究内容如下:(1)根据系统化设计的方法与原理,结合机车设备界限与铁路行业规范,完成了该机车救援车的初步设计方案。设计方案兼顾考虑了通用性、可靠性、稳定性的设计要求。其中创新地采用了三棱偏心块组件,使得在支撑距不变的前提下,能通过三棱偏心块的9种不同组合方式来满足内燃、电力机车轮径990~1250mm的要求。(2)采用Pro/E完成了对初步设计方案的虚拟化设计,建立了机车救援车的三维模型。其中针对救援车侧架梁进行了着重的分析与处理,进行了参数化模型建立。然后利用Pro/E与CAE软件的数据交互接口技术,将模型导入ANSYS,并最终建立了静力学分析模型。这为初步设计方案的可行性提供了很好的理论支持,并为侧架梁的轻量化深入研究打下了非常好的基础。(3)侧架梁的轻量化是整个台车轻量化设计的关键问题。本文在其材料一定的前提下,运用轻量化设计的原理方法,对侧架梁进行轻量化处理,并取得了不错的效果。首先改善其截面结构形式,选用热轧不等边角钢,然后以ISIGHT软件为平台,集成Pro/E和ANSYS对其结构尺寸进行优化;通过比较得到侧架梁最终优化设计方案。该方案在满足承载和强度要求的前提下,较原初步设计方案减轻重量达30.28%。