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抗側滾扭桿（簡稱扭桿）用于增加轉向架的抗側滾剛度。扭桿通過扭轉變形來抑制車體的側向滾動，扭轉變形引起的扭轉反力矩和扭轉角度比值就是抗側滾剛度。研究表明，增加抗側滾剛度能明顯減小車體側滾角度和車輛柔性系數(shù)，這提高了車輛運行的安全性、平穩(wěn)性和舒適性。
扭桿的可靠性對車輛的運行品質和安全性具有重要影響，其強度評價是至關重要的。目前國內主要通過理論上的數(shù)學計算和傳統(tǒng)的試驗驗證來分析扭桿的剛度和強度，而計算機模擬還只在探索當中。為此本文除了對扭桿理論計算外，還針對性地進行了有限元分析，這為扭桿的剛度和強度分析提供了一種研究途徑。
某型國內城軌車輛抗側滾裝置的結構，主要包括扭桿、扭臂、連桿和橡膠件等。扭桿通過壓配合與扭臂過盈連接，使得兩者成為一體；同時扭桿兩端通過橡膠軸承座安裝在車體底架上，有效降低了轉向架的簧間質量，并起到限制車體向上產生過大位移的安全作用；另外連桿兩端通過自潤滑球軸承與扭臂和構架安裝座相連。軸承件的應用使得車體能相對于轉向架各向運動，避免了扭桿對車輛垂向、橫擺、點頭、搖頭及浮沉等運動的影響，僅抑制車體的側向滾動。根據(jù)抗側滾裝置的設計要求，其運營載荷為34 M，最大作用載荷為29 M。
在校核過程中以最大作用載荷為靜載荷，運營載荷為疲勞載荷。抗側滾裝置中扭桿是主要受力件。
如果考慮安裝件變形，那么實際上連桿的拉壓變形、橡膠軸承座變形以及構架安裝座變形對抗側滾剛度均有貢獻。因此安裝件變形產生的抗側滾剛度：按照并聯(lián)剛度計算，得到扭桿實際提供的抗側滾剛度，扭桿的實際結構由工作區(qū)域、過渡區(qū)域和連接區(qū)域組成。扭桿的剛度由各個區(qū)域的計算剛度并聯(lián)而成。
建立扭桿有限元模型時，假設扭臂和扭桿為一個部件，便于模擬實際工作情況和負荷加載。左、右扭臂內孔的加載負荷大小一致，但方向相反，成一對力偶作用于扭桿。扭桿和扭臂不再承受其他作用力。考慮到扭桿兩端通過橡膠軸承座懸掛在車體底架上，且僅承受支撐載荷。故建模時扭桿兩端加有橡膠件模擬實際支撐結構，且約束時橡膠件僅施加垂向固定約束。扭桿采用非線性四面體單元劃分網(wǎng)格，并細化扭桿的過渡部分和連接部分。
工況確定和評判標準扭桿主要校核極限靜載荷工況和疲勞動載荷工況，同時校核扭桿的最大剪切應力。扭桿的強度評判依據(jù)如下：
載荷工況一：極限靜載荷，此時計算的最大應力不得超過材料的屈服極限，最大剪切應力不得超過扭桿材料許用剪切應力；
載荷工況二：疲勞動載荷，此時計算的最大應力不得超過材料的疲勞極限，最大剪切應力不得超過扭桿材料許用剪切應力。
通過有限元分析，扭桿的靜強度和疲勞強度滿足設計要求，且有較大的安全裕量；扭桿的剛度也在允許的范圍之內。通過計算公式可知，抗側滾剛度與扭桿本身的扭轉剛度、扭桿有效長和扭臂長相關，并與扭桿有效長度成正比，而與扭臂長成反比。安裝件的變形也能影響抗測滾剛度，應控制安裝件的變形因素。
扭桿同時承受扭矩、彎矩、剪切力等，扭桿承受扭轉變形和彎曲變形；找出了扭桿的應力薄弱部位（過渡區(qū)域K/6根部），此處設計過程中應注意結構優(yōu)化和工藝改進。通過表 5 的強度結果對比，可知有限元分析還需進一步優(yōu)化；通過表的剛度結果對比，可知剛度的理論計算值和有限元求解值比較理想。所述扭桿剛度和強度的計算及其評判方法為扭桿的設計和分析提供了一種研究途徑。
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