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牵引杆球铰是轨道机车中重要的连接件,所承受的载荷为多向疲劳载荷。为确保机车安全运行,牵引杆球铰在研制过程中必须根据工况要求进行疲劳试验。由于合作单位现有的牵引杆疲劳试验装置只能做单向或双向疲劳试验,与牵引杆球铰的实际受载情况有较大的区别,得到的疲劳试验数据不能真实反映牵引杆球铰的疲劳性能。本课题拟设计一种能够同时对牵引杆球铰实现扭转加载、径向加载以及偏转加载的三向疲劳试验装置。论文主要研究内容如下:1.根据牵引杆球铰的实际工况,分析了牵引杆球铰的疲劳破坏现象和特征,结合委托单位现有的基础设施条件,按照疲劳试验装置的设计要求,提出由两个液压缸同时实现偏转加载、扭转加载和径向加载的三向运动的设计方案。2.阐述了牵引杆球铰三向疲劳试验装置的工作原理,并基于委托单位产品多向疲劳试验要求,对疲劳试验装置的偏转加载机构、扭转加载机构以及径向加载机构进行了详细的设计计算;通过分析计算,完成了相关零部件的设计选型工作。3.基于所设计的加载机构模型,得到了液压缸行程与输出载荷之间的转化关系式,并对扭转载荷和偏转载荷之间的无级变换进行了设计与计算;通过分析比较,选择了贴应变片的方法来对扭转载荷和偏转载荷进行实时测量。4.基于NX 8.0设计平台,完成了牵引杆球铰三向疲劳试验装置的三维建模和运动仿真工作,验证了扭转和偏转运动角度匹配设计的正确性。利用ANSYS workbench软件,对牵引杆球铰三向疲劳试验装置的关键零部件进行有限元分析,校核了其强度,满足设计要求。基于静力学仿真结果运用NcodeDesignlife软件对疲劳试验装置的关键零部件进行了疲劳寿命仿真分析,验证了设计的可靠性。5.研制了基于两个油缸驱动的牵引杆球铰三向疲劳试验装置,并对某型号牵引杆球铰开展了疲劳实验,测得了牵引杆球铰疲劳实验前后的静刚度变化率,得到了该型号牵引杆球铰的疲劳性能数据。试验表明,所研制的牵引杆球铰疲劳实验机满足委托单位的技术要求。