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高速列车车体装配偏差分析和优化设计方法研究
| 论文题名： | 高速列车车体装配偏差分析和优化设计方法研究 |
| 关键词： | 高速列车;车体装配;偏差分析;反变形法 |
| 摘要： | 高速列车铝合金车体作为整个列车的组成主体，其结构复杂、尺寸大、零件多，对于装配质量和精度要求非常高。在车体装配过程中，零件偏差、夹具偏差以及焊接变形等各种错综复杂的偏差源会不断耦合、传递、积累，最终形成车体的装配尺寸偏差。车体装配尺寸偏差大小直接影响着高速列车的运行安全性和使用寿命，因此如何降低车体装配偏差，提高车体装配质量是企业致力追求的目标。本文针对车体装配的主要偏差源进行建模分析，并应用反变形法优化装配偏差量，进而保证车体的装配质量。 本文的主要内容如下: (1)介绍了国内外装配偏差分析和优化设计方法，并详细地阐述了高速列车车体偏差的各种来源。重点研究高速列车车体装配因素，分析车体装配过程中的几何偏差、焊接变形、装配顺序等主要偏差源，提出车体装配各个偏差源的分析方案和优化方法。 (2)研究车体装配几何偏差源，提出基于齐次坐标变换的车体装配几何偏差分析方法。车体的焊装前必须通过夹具定位。零件装配成分总成，分总成装配成车体，坐标系不一致会产生定位基准偏差。建立统一的车体装配基准坐标系统，利用齐次坐标变换理论计算出车体装配装配过程中的几何偏差。 (3)针对车体焊装时的焊接变形问题，提出基于MSC.Marc软件的车体装配焊接变形有限元分析方法。通过高速列车车体装配的焊接工艺，分别建立与实际车辆尺寸同比例的对接接头和搭接接头两种有限元模型。仿真后分析不同焊接接头的焊接变形规律，为控制焊接工艺造成的车体装配偏差奠定理论基础。 (4)分析车体装配顺序引起的偏差积累，提出基于装配约束评价的车体装配顺序规划方法。通过分析车体焊装的连接优先关系，建立装配模型。通过收缩算法、分总成识别算法及装配评价条件，自动生成装配偏差累积小且可行的装配顺序。按照仿真生成的装配顺序进行装配偏差累积合成计算，并验证车体装配偏差分析法的合理性。 (5)研究固有应变理论和反变形法原理，推导出焊前反变形法挠度曲线方程。以车体的铝合金型材为研究对象，建立自由焊接模型和反变形法焊接模型。通过MSC.Marc软件对两种模型进行数值模拟，提取两种焊接方法在Y方向的位移量，分析焊接反变形法对车体装配偏差的优化效果。 |
| 作者： | 张明禄 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 李忠学;崔瑞通 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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