广州三号线地铁车辆转向架构架模态分析*

孔凡国，马丽明，苏芳玉，王健

(五邑大学机电工程学院，广东江门529020)

摘要：为了进一步优化广州地铁三号线动车转向架的结构特征，选取其构架为研究对象。利用三维实体建模软件Pro/E建立实体模型，导入有限元分析软件ANSYS Workbench中。通过简化构架实体模型，采用自动划分和局部网格控制相结合的方法来划分网格，从而建立构架的有限元模型。建立Modal项目对构架进行自由模态分析，计算得出了前12阶模态的固有频率和振型，确定了其动态特性。其中最低的固有频率出现在第7阶，为33.443 Hz，有效地避免了与车体发生共振现象。另外，这为构架的改进设计提供了参考，也为进一步的动力学分析提供了基础。

关键词:转向架构架有限元模态分析

中图分类号：U260.331文献标识码：A

基金项目：广东省自然科学基金资助项目(06029824)。

作者简介：孔凡国(1966-)，男，江西九江人，教授，博士。主要从事轨道交通车辆工程、数字化设计与制造、制造业信息化、多学科优化设计、机电控制、复杂系统建模与仿真等方面的技术研究工作。

收稿日期：2015-03-12

Modal analysis of bogie frame of Guangzhou metro line 3

KONG Fanguo, MA Liming, SU Fangyu, WANG Jian

Abstract:This study was aimed to optimizing the structure characteristics of Guangzhou Metro Line 3’s bogie frame. Using the 3D software Pro/E，a geometric model was created and imported into the finite element software ANSYS Workbench. Through simplifying the solid model and combining the method of automatic mesh and local mesh control, the finite element model of the bogie frame was designed. By establishing modal project for free modal analysis, the natural frequency and vibration mode of the former 12 steps was computed and the structural dynamic characteristics were determined. The lowest natural frequency appeared in the 7th order, 33.443 Hz, effectively preventing the resonance phenomenon. The study would provide reference for improving bogie frame design and lay a basis for further dynamic analysis.

Keywords:bogie frame; finite element; modal analysis

0引言

振动现象是机械结构和机器部件经常需要面对的问题之一。因为振动会造成结构的共振或疲劳，从而导致破坏，所以必须了解结构的固有频率和自由振型，避免共振在工程实际中造成不必要的损失。模态分析，是确定机械结构振动特性的一种技术，是进一步进行动力学分析的基础，为评价现有结构的动态特性、诊断和新产品动态性能的预估及优化设计，提供了科学的依据[1]。……