我国幅员辽阔,国土面积居世界前列,从南到北的气候及地理环境都有较大的差异。我国北部的内蒙新疆一带较大面积为沙漠覆盖,常年的风沙灾害给境内的铁路货物运输和人员的生命安全带来了极大的威胁。在特有轨道条件和地形的基础上,研制自带动力的轨道除沙车,满足对轨道面及轨道内侧的积沙清理,减少沙子回流对轨道形成的二次覆盖。本文以轨道除沙车的研制及其关键结构的动态分析为主要研究对象,对沙子进行离散元分析,对主要机械结构进行设计计算,并通过联合仿真分析了沙子颗粒运动及沙子颗粒与机械机构相互影响的受力曲线。具体进行了以下研究工作:(1)对轨道除沙车关键的两大环节进行分析,利用成熟的散粒物料输送方案,针对小粒径流动性较强的干沙特性,选择合理的集沙、排沙方案,分别对作为集沙方案的料斗提升结构和作为排沙方案的带式输送结构数值计算。(2)对实验地区沙子进行采样分析,通过高频振筛机和标准筛对采样进行采样分级,利用电子成像仪观察并记录沙子颗粒形貌特征,根据测量和观察结果进行三维建模,采用经典的侧壁坍塌法重复试验多次并建立1:1等高模型,复现试验步骤,通过正交实验法对模拟实验的过程及结果进行分析,从而完成沙子颗粒实验模拟参数的校准,并对颗粒粒径进行合理放大。(3)利用之前章节校准的参数,在离散元软件中实现对沙子颗粒床的建模,利用多体动力学软件对机械结构进行搭建,建立联合仿真关系,并通过对料斗取料过程和卸料过程的分析,研究沙子的运动规律,验证现有罩板结构的合理性,并提出结构优化方案,为集沙结构的优化提供依据,分析料斗清沙过程中的受力情况,提出结构优化方案。(4)通过离散元软件和动力学软件的联合仿真,在满足柔性链条系统的运动条件下,研究了颗粒运动对链条系统的影响,通过不同速度组合条件下的清理效果的对比,确定速度最优组合,通过记录链节抖动量、链轮旋转速度等随时间变化的曲线关系,确定联合仿真过程中链条受冲击时的形变范围。