杨潇　陈建政

摘 要：以高速动车车轮轮轴作为有限元建模的模型，在一定的条件下进行测量。以有限元分析作为基础通过数据分析与处理，以车辆轮轴垂向力作为离散变量分析得到其与横向力及应变的关系；再通过横向应变测算横向力和垂向力。通过基于STM32和PS081芯片的数据采集板得到应变数据，得到实际轮对轮轨接触力。

关键词：测力轮对；轮轨力；轴应力；STM32；PS081；

中图分类号：U201 文献标识码：A

1 概述

轮轨作用力影响着车辆的运行的品质、曲线的通过能力、踏面的磨耗，轮轨力还可能会引起车辆脱轨，发生翻车事故；也可能会加剧车轮磨损，降低车轮寿命；引起车辆振动并且影响乘坐舒适性，因此，轮轨作用力数值的测量对于正确了解车辆和轨道的性能是非常必要的。而基于轮轴动应力的轮轨力测量方法因为无需特殊的测力轮对并且成本低，适应范围较轮测法要广的多，在一定误差之内具有独到的优势，因此基于轮轴动应力的轮轨力的测量方法研究是很有必要的。

2 轮对有限元模型的建立和相关计算

首先以普通高速列车的动力轮对作为有限元分析的建模模型。该模型包含轮轴和齿轮箱两个部分，其中齿轮箱材料为铝，轮轴材料为钢，在轴承的中心线加上三个方向x，y，z自由度的约束，轮对的离散模型如图2-3所示，其中轮轴采用Solid45六面体单元，齿轮箱采用Solid45四面体单元建模，模型总共28034个体单元，32679个节点。

3 轮轨接触力的测量理论

3.1横向力垂向……