輕軌轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　輕軌轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析</p><p>　　學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： </p><p>　　系 部： </p><p>　　專 業(yè)：

2、 </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　二零一二年六月</b></p><p><b>　　誠(chéng)信聲明</b></p><p>　　本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人

3、在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的，在完成論文時(shí)所利用的一切資料均已在參考文獻(xiàn)中列出。</p><p>　　本人簽名： </p><p><b>　　年 月 日</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目：

4、 輕軌轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析 </p><p>　　系部： 機(jī)械工程系 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)號(hào)： </p><p>　　學(xué)生： 指導(dǎo)教師（含職稱）： (副教授) 專業(yè)負(fù)責(zé)人： </p><p>　　1．設(shè)計(jì)的主要任務(wù)及目標(biāo)</p&g

5、t;<p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)著重參考國(guó)內(nèi)較為先進(jìn)的在廣州地鐵3號(hào)線車輛SF2500型轉(zhuǎn)向架、B型地鐵車輛ZMA120型轉(zhuǎn)向架以及DB—80(B1)型轉(zhuǎn)向架，對(duì)轉(zhuǎn)向架的主要結(jié)構(gòu)（構(gòu)架、輪對(duì)軸向裝置、一系懸掛裝置、二系懸掛裝置、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置等）進(jìn)行設(shè)計(jì)和性能分析，完成零件圖及裝配圖。</p><p>　　2．設(shè)計(jì)的基本要求和內(nèi)容</p><p>　　收集現(xiàn)有的先進(jìn)輕軌轉(zhuǎn)向架的相關(guān)

6、資料，分析轉(zhuǎn)向架的基本組成結(jié)構(gòu)，根據(jù)轉(zhuǎn)向架的主要設(shè)計(jì)要求、主要技術(shù)參數(shù)，確定其主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。熟練使用有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)，確定其主要零部件（構(gòu)架、輪對(duì)軸向裝置、一系懸掛裝置、二系懸掛裝置、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置等）設(shè)計(jì)。然后針對(duì)轉(zhuǎn)向架主要零部件（構(gòu)架、車軸）進(jìn)行受力分析與強(qiáng)度計(jì)算，同時(shí)運(yùn)用CAD軟件繪制主要零部件圖并完成裝配圖。</p><p><b>　　3．主要參考文獻(xiàn)</b></p>

7、<p>　　[1]蔣學(xué)忠.車輛學(xué)[M].北京：人民鐵道出版社.1980</p><p>　　[2]劉盛勛,趙邦華主編.車輛設(shè)計(jì)參考手冊(cè)?轉(zhuǎn)向架[M].北京：中國(guó)鐵道出版社.1988</p><p>　　[3]劉申全,黃璟主編.工程力學(xué)（下冊(cè)）[M].北京：兵器工業(yè)出版社.2007</p><p>　　[4] 濮良貴,紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì)(第八版) [M]

8、.北京：高等教育出版社.2006 </p><p><b>　　4．進(jìn)度安排</b></p><p>　　轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析</p><p>　　摘要：隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人口的不斷地膨脹，城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大直接導(dǎo)致了我國(guó)交通運(yùn)輸?shù)木薮髩毫?。面?duì)亟待解決的城市公共交通問題,發(fā)展由地面、地下和高架組成的立體城市軌道交通變得愈加重要。而

9、轉(zhuǎn)向架作為軌道交通最重要的組成部件之一，是支承車體并擔(dān)負(fù)著車輛沿著軌道走行的支承走行裝置，它的結(jié)構(gòu)是否合理直接影響車輛的運(yùn)行品質(zhì)、動(dòng)力性能及行車安全。</p><p>　　本設(shè)計(jì)分析了較為先進(jìn)的輕軌車輛轉(zhuǎn)向架（SF2500型轉(zhuǎn)向架、B型地鐵車輛ZMA120型轉(zhuǎn)向架以及SDB—80(B1)型轉(zhuǎn)向架）主要技術(shù)參數(shù)、主要零部件結(jié)構(gòu)。針對(duì)構(gòu)架、車軸、車輪、軸箱裝置進(jìn)行了具體設(shè)計(jì)；對(duì)于二系懸掛及盤形制動(dòng)裝置，參考并引用了現(xiàn)

10、有的成熟的轉(zhuǎn)向架技術(shù)，實(shí)現(xiàn)輕軌轉(zhuǎn)向架的輕量化、國(guó)產(chǎn)化生產(chǎn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：輕軌，轉(zhuǎn)向架，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　The structure of the bogie design and analysis</p><p>　　ABSTRACT： With the rapid development of our national economy,

11、 The population continued to expand, the constant enlargement of the city directly led to the huge pressure of transportation in China. Face the urgent problem of public traffic of city development, by the ground, underg

12、round and elevated consisting of three-dimensional city orbit traffic becomes more and more important. But the bogie frame is the most important components of the rail vehicle bogie, supporting body and loading vehicle &

13、lt;/p><p>　　This graduation design has analyzed the main technical parameters, structure of main parts of the advanced light rail vehicle bogie, such as SF2500 type bogie, B type metro vehicle bogie of the ZMA1

14、20and SDB - 80 (B1) type bogies. It has designed in detail of the frame, axles, wheels, axle boxes. According to reference of the existing mature Bogie Technology, complete the design of two suspensions and disc brake de

15、vice, to achieve lightweight, domestic of the light rail bogies.</p><p>　　Keywords: light rail, bogie, structure design</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　前言1</b&g

16、t;</p><p>　　1．轉(zhuǎn)向架概述及主要設(shè)計(jì)內(nèi)容的確定2</p><p>　　1.1轉(zhuǎn)向架的概述2</p><p>　　1.1.1轉(zhuǎn)向架的基本作用及要求2</p><p>　　1.1.2轉(zhuǎn)向架的組成及分類2</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及要求5</p><p>　　1

17、.2.1主要設(shè)計(jì)方案確定5</p><p>　　1.2.2轉(zhuǎn)向架的主要技術(shù)參數(shù)6</p><p>　　2.構(gòu)架的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8</p><p>　　2.1 構(gòu)架的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8</p><p>　　2.1.1構(gòu)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求8</p><p>　　2.1.2構(gòu)架的類型確定8</p><

18、p>　　2.1.3構(gòu)架主要輪廓的尺寸確定9</p><p>　　2.1.4構(gòu)架斷面尺寸及壁厚的確定10</p><p>　　2.2構(gòu)架的受力分析11</p><p>　　2.2.1垂向靜載荷及垂向動(dòng)載荷11</p><p>　　2.2.2側(cè)向力引起的附加垂向動(dòng)載荷13</p><p>　　2.2.3垂向

19、斜對(duì)稱載荷15</p><p>　　2.2.4制動(dòng)時(shí)的載荷16</p><p>　　2.3構(gòu)架的強(qiáng)度校核18</p><p>　　2.3.1垂向靜載荷及垂向動(dòng)載荷的強(qiáng)度校核計(jì)算18</p><p>　　2.3.2側(cè)向力引起的附加垂向載荷作用下強(qiáng)度校核計(jì)算20</p><p>　　2.3.3垂向斜對(duì)稱載荷作用下

20、強(qiáng)度校核計(jì)算21</p><p>　　2.4構(gòu)架剛度校核22</p><p>　　2.4.1垂向靜載荷及垂向動(dòng)載荷的剛度校核計(jì)算22</p><p>　　2.4.2側(cè)向力引起的附加垂向載荷作用下剛度校核計(jì)算23</p><p>　　2.4.3垂向斜對(duì)稱載荷作用下剛度校核計(jì)算23</p><p>　　3．輪對(duì)結(jié)

21、構(gòu)設(shè)計(jì)25</p><p>　　3.1輪對(duì)的基本組成及相關(guān)設(shè)計(jì)要求25</p><p>　　3.2車輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)25</p><p>　　3.2.1車輪結(jié)構(gòu)、名稱及其作用26</p><p>　　3.2.2車輪的材質(zhì)及標(biāo)準(zhǔn)輪的尺寸確定26</p><p>　　3.3車軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)27</p>&l

22、t;p>　　3.3.1車軸型式、主要結(jié)構(gòu)及各部分作用28</p><p>　　3.3.2車軸材質(zhì)及標(biāo)準(zhǔn)車軸尺寸確定28</p><p>　　3.3.3車軸受力分析30</p><p>　　3.3.4車軸的彎矩計(jì)算32</p><p>　　3.3.5車軸的強(qiáng)度校核計(jì)算33</p><p>　　3.4滾動(dòng)軸

23、箱裝置36</p><p>　　3.4.1軸承的材質(zhì)及選型36</p><p>　　3.4.2軸箱相關(guān)零件確定38</p><p>　　3.4.3軸箱定位裝置40</p><p>　　4.轉(zhuǎn)向架其他相關(guān)裝置42</p><p>　　4.1二系懸掛裝置42</p><p>　　4.1.

24、1二系懸掛結(jié)構(gòu)組成及作用42</p><p>　　4.1.2二系懸掛系統(tǒng)的選定43</p><p>　　4.2基礎(chǔ)制動(dòng)裝置44</p><p>　　4.2.1輕軌制動(dòng)系統(tǒng)具備的條件45</p><p>　　4.2.2制動(dòng)裝置的組成及選定45</p><p>　　5.結(jié)論與展望48</p>&l

25、t;p>　　5.1主要設(shè)計(jì)結(jié)論48</p><p><b>　　5.2展望48</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)50</b></p><p><b>　　致謝51</b></p><p><b>　　附錄52</b></p

26、><p><b>　　前言</b></p><p>　　隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市交通運(yùn)輸問題成了當(dāng)今世界的一大難題，因此城市輕軌便在城市軌道建設(shè)中扮演著重要的角色，也是當(dāng)今世界上發(fā)展最為迅猛的軌道交通形式。本設(shè)計(jì)根據(jù)現(xiàn)有的較為先進(jìn)的轉(zhuǎn)向架技術(shù)對(duì)輕軌轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析，旨在通過設(shè)計(jì)使轉(zhuǎn)向架朝著輕量化、國(guó)產(chǎn)化的方向發(fā)展。本設(shè)計(jì)主要閱讀了《鐵道機(jī)車車輛》、《電力機(jī)車與城

27、軌車輛》、《鐵道車輛》、《中國(guó)鐵道科學(xué)》等期刊；查找了相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)，如《車輛設(shè)計(jì)參考手冊(cè)?轉(zhuǎn)向架》、《滾動(dòng)軸承 雙列圓錐滾子軸承 外形尺寸》；運(yùn)用所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)初步了解了轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)、作用及運(yùn)行原理完成了轉(zhuǎn)向架主要零、部件的設(shè)計(jì)。</p><p>　　通過對(duì)一些文獻(xiàn)的查找，如刊登在《電力機(jī)車與城軌車輛》上的期刊——《B型地鐵車輛ZMA120型轉(zhuǎn)向架國(guó)產(chǎn)化研制》，它較為詳細(xì)的介紹了轉(zhuǎn)向架各零部件的國(guó)產(chǎn)化研制和成品

28、校驗(yàn)，以及實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化后的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)；又如《機(jī)車車輛工藝》的期刊文章——《城軌B型車輛的轉(zhuǎn)向架方案設(shè)計(jì)》，它采用無(wú)搖枕轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)及空氣彈簧支承方式，并簡(jiǎn)化了零部件結(jié)構(gòu)，同時(shí)各零部件具有較高的互換性，初步達(dá)到了輕軌的國(guó)產(chǎn)化要求。另外，通過對(duì)《車輛設(shè)計(jì)參考手冊(cè)?轉(zhuǎn)向架》的閱讀，了解了轉(zhuǎn)向架的發(fā)展歷史，及相關(guān)零部件的優(yōu)化方案，對(duì)轉(zhuǎn)向架也有了更深入的認(rèn)識(shí)，為以后的工作奠定了一定的知識(shí)基礎(chǔ)。</p><p>　　1．轉(zhuǎn)向架概述

29、及主要設(shè)計(jì)內(nèi)容的確定</p><p><b>　　1.1轉(zhuǎn)向架的概述</b></p><p>　　轉(zhuǎn)向架是支承車體并擔(dān)負(fù)著車輛沿著軌道走行的支承走行裝置，也是車輛最重要的部件之一，它的結(jié)構(gòu)是否合理直接影響車輛的運(yùn)行品質(zhì)、動(dòng)力性能及行車安全。</p><p>　　1.1.1轉(zhuǎn)向架的基本作用及要求</p><p>　　把兩個(gè)

30、或幾個(gè)輪對(duì)用專門的構(gòu)架組成的一個(gè)小車，稱為轉(zhuǎn)向架。轉(zhuǎn)向架的基本作用及要求：</p><p>　　(1)車輛上采用轉(zhuǎn)向架是為了增加車輛的載重、長(zhǎng)度與容積，提高列車運(yùn)行速度以滿足鐵路運(yùn)輸發(fā)展的需要。</p><p>　　(2)保證在車輛正常運(yùn)行條件下，車體都能可靠地坐落在轉(zhuǎn)向架上，通過軸承裝置把車輪沿鋼軌的滾動(dòng)轉(zhuǎn)化為車體沿線路運(yùn)行的平動(dòng)。</p><p>　　(3)支承

31、車體，承受并傳遞從車體至輪對(duì)之間或從輪軌至車體之間的各種載荷及作用力，并使軸重均勻分配。</p><p>　　(4)保證車輛安全運(yùn)行，能靈活地沿著直線線路運(yùn)行及順利地通過曲線。</p><p>　　(5)轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)要便于彈簧減振裝置的安裝，使之具有良好的減振特性，以緩和車輛和鋼軌之間的相互作用，減小振動(dòng)和沖擊，提高車輛運(yùn)行的平穩(wěn)性、安全性和可靠性。</p><p>

32、;　　(6)充分利用輪軌之間的黏著性，傳遞牽引力和制動(dòng)力，放大制動(dòng)缸所產(chǎn)生的制動(dòng)力，使車輛具有良好的制動(dòng)效果，以保證在規(guī)定的距離之內(nèi)停車。</p><p>　　(7)轉(zhuǎn)向架是車輛的一個(gè)獨(dú)立部件。在轉(zhuǎn)向架與車體之間盡可能減少連接件，并要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝卸方便，以便于轉(zhuǎn)向架可單獨(dú)制造和檢修。</p><p>　　1.1.2轉(zhuǎn)向架的組成及分類</p><p>　　由于車輛的

33、用途、運(yùn)行條件、制造和檢修能力及歷史傳統(tǒng)因素的不同，因此轉(zhuǎn)向架的類型繁多，結(jié)構(gòu)各異。但它們又都具有共同的特點(diǎn)，其基本作用和基本組成部分是相同的,其結(jié)構(gòu)如圖1.1。</p><p>　　圖1.1 轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　一般轉(zhuǎn)向架的組成可以大致分為以下幾個(gè)部分：</p><p><b>　　(1)構(gòu)架或側(cè)架</b></p&g

34、t;<p><b>　　(2)輪對(duì)軸箱裝置</b></p><p><b>　　(3)彈性懸掛裝置</b></p><p><b>　　(4)基礎(chǔ)制動(dòng)裝置</b></p><p>　　由于車輛的用途不同，運(yùn)行條件的差異，制造維修方法的制約和經(jīng)濟(jì)效益等具體因素影響，對(duì)轉(zhuǎn)向架的性能、結(jié)構(gòu)、參

35、數(shù)和采用的材料及工藝等要求就有差別，因而出現(xiàn)了多種型式的轉(zhuǎn)向架。我國(guó)國(guó)內(nèi)目前使用的客車轉(zhuǎn)向架、貨車轉(zhuǎn)向架有幾十種，各種轉(zhuǎn)向架的主要區(qū)別在于：轉(zhuǎn)向架的軸數(shù)和類型，彈簧懸掛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與參數(shù)，垂向載荷的傳遞方式，輪對(duì)支承方式、軸箱定位方式，基礎(chǔ)制動(dòng)裝置的類型與安裝，以及構(gòu)架、側(cè)架結(jié)構(gòu)型式等諸多方面。</p><p>　　①按車軸的數(shù)目和類型</p><p>　　按轉(zhuǎn)向架上的軸數(shù)，可分為2軸、3軸

36、和多軸轉(zhuǎn)向架。轉(zhuǎn)向架軸數(shù)的多少是由車輛總重和每根軸的允許軸重確定的。車軸的類型，在我國(guó)鐵路上按允許軸重分為B、C、D、E、F、G六種，最大允許軸重受到線路和橋梁標(biāo)準(zhǔn)的限制。</p><p><b>　?、诎摧S箱定位方式</b></p><p>　　約束輪對(duì)與軸箱之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)稱為軸箱定位裝置。常見的定位裝置的結(jié)構(gòu)型式有：</p><p>　

37、　固定定位，如圖1.2所示</p><p>　　導(dǎo)框式定位，如圖1.3所示</p><p>　　干摩擦式導(dǎo)柱定位，如圖1.4所示</p><p>　　油導(dǎo)筒式定位，如圖1.5所示</p><p>　　拉板式定位，如圖1.6所示</p><p>　　拉桿式定位，如圖1.7所示</p><p>　　

38、轉(zhuǎn)臂式定位，如圖1.8所示</p><p>　　層疊式橡膠堆彈簧定位，如圖1.9所示 </p><p>　　如圖1.2 固定定位 如圖1.3 導(dǎo)框式定位</p><p>　　如圖1.4 干摩擦式導(dǎo)柱定位 如圖1.5 油導(dǎo)筒式定位</p><p>　　如圖1.6 拉

39、板式定位 如圖1.7 拉桿式定位</p><p>　　如圖1.8 轉(zhuǎn)臂式定位 如圖1.9 層疊式橡膠堆彈簧定位</p><p><b>　?、郯磸椈裳b置型式</b></p><p>　　根據(jù)轉(zhuǎn)向架所采用的彈簧系統(tǒng)可分為：</p><p>　　一系彈簧

40、懸掛：在車體和輪對(duì)之間，只設(shè)有一系彈簧減震裝置，它可以設(shè)在車體與構(gòu)架之間，也可以設(shè)在構(gòu)架與輪對(duì)之間。</p><p>　　二系彈簧懸掛：在車體和輪對(duì)之間設(shè)有兩系彈簧減震裝置，即在車體和構(gòu)架間設(shè)置搖枕彈簧減震裝置，在構(gòu)架與輪對(duì)之間設(shè)軸箱彈簧減震裝置，兩者相互串聯(lián)，使車體的震動(dòng)經(jīng)過兩次彈簧減震的衰減。</p><p>　?、馨磽u枕彈簧的橫向跨距 </p><p>

41、　　外側(cè)懸掛、內(nèi)測(cè)懸掛、中心懸掛</p><p>　?、莅窜圀w與轉(zhuǎn)向架之間的載荷傳遞方式 </p><p>　　心盤集中承載、非心盤承載、心盤部分承載</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及要求</p><p>　　轉(zhuǎn)向架使軌道交通車輛最重要的組成部件之一，其結(jié)構(gòu)的重要性可想而知。本次設(shè)計(jì)采用無(wú)搖枕轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)，使用環(huán)境條件、限界條件、結(jié)構(gòu)

42、特點(diǎn)、功能要求、強(qiáng)度及動(dòng)力學(xué)性能等，均比鐵路用客車轉(zhuǎn)向架要求要高，在滿足轉(zhuǎn)向架性能要求的前提下，設(shè)計(jì)中盡可能采用簡(jiǎn)單可靠的結(jié)構(gòu)；各運(yùn)動(dòng)部件要盡可能實(shí)現(xiàn)無(wú)磨耗的結(jié)構(gòu)形式；要求具有較高的互換性，便于轉(zhuǎn)向架的運(yùn)用維修；在轉(zhuǎn)向架一、二系懸掛處應(yīng)考慮加墊易于調(diào)整車輛高度；在最不利的情況下，所有轉(zhuǎn)向架的零部件均能保證車輛的安全運(yùn)行。</p><p>　　1.2.1主要設(shè)計(jì)方案確定[8]</p><p>

43、;<b>　　(1)構(gòu)架</b></p><p>　　構(gòu)架為H形,橫梁采用無(wú)縫鋼管,省去了內(nèi)部的加強(qiáng)筋板。無(wú)縫鋼管或側(cè)梁兼作空氣彈簧的附加空氣室。兩根小梁將兩根橫梁連接在一起,增大了橫梁的強(qiáng)度和剛度。側(cè)梁采用16MnR材料,為中間下凹的魚腹箱形結(jié)構(gòu),上、下蓋板與腹板之間采用高強(qiáng)度焊縫連接。中間隔板的位置根據(jù)受力情況而設(shè)定,以保證側(cè)梁體的抗彎、抗扭性能。上、下蓋板均為整體壓形,避免設(shè)置橫向焊縫

44、而影響整體強(qiáng)度。橫梁無(wú)縫鋼管和側(cè)梁的接合部位用圓形墊板補(bǔ)強(qiáng)。</p><p><b>　　(2)輪對(duì)軸箱裝置</b></p><p>　　采用整體輾鋼車輪,采用S型輻板車輪以增加其力學(xué)性能。輪對(duì)軸箱裝置采用整體鑄鋼結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的軸箱設(shè)有前、后蓋,軸箱后部采用密迷宮式密封。在軸箱前部,為了進(jìn)一步提高密封部性能,在軸箱蓋徑向增加了一道密封圈。軸箱軸承為進(jìn)口圓錐滾子軸承,

45、應(yīng)滿足計(jì)算壽命不小于80萬(wàn)km的要求。</p><p>　　(3)軸箱定位裝置（一系懸掛裝置）</p><p>　　為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和減輕質(zhì)量,軸箱定位裝置使用了圓錐疊層橡膠式軸箱彈簧。滿足軸箱縱、橫向定位，垂向空、重車質(zhì)量差大和制動(dòng)的要求。</p><p><b>　　(4)二系懸掛裝置</b></p><p>　　①為了

46、滿足空、重車車鉤高的要求二系必須采用空氣彈簧。另外,轉(zhuǎn)向架靠空氣彈簧的橫向和縱向變形來(lái)實(shí)現(xiàn)其轉(zhuǎn)向作用,因此必須采用低橫向剛度的新型結(jié)構(gòu)空氣彈簧直接支承車體,下部送風(fēng)口與構(gòu)架里的附加空氣室相通。在通過曲線轉(zhuǎn)向時(shí),空氣彈簧下面的疊層緩沖橡膠彈簧隨空氣彈簧的橫向變形也產(chǎn)生剪切變形,從而減少了空氣彈簧膠囊橫向變形的負(fù)荷。另外,在空氣彈簧失效時(shí),疊層橡膠彈簧還可以緩和垂向振動(dòng)。</p><p>　　②橫向油壓減振器和橫向緩

47、沖橡膠止擋為了提高車輛的舒適性,本轉(zhuǎn)向架采用了低橫向剛度的空氣彈簧。與此配套使用了橫向油壓減振器,提供相應(yīng)的振動(dòng)阻尼,改善橫向振動(dòng)特性。橫向油壓減振器安裝在牽引銷(或牽引梁)與構(gòu)架之間。在牽引銷(或牽引梁)兩端還設(shè)有非線性的橫向緩沖橡膠止擋。</p><p><b>　　(5)基礎(chǔ)制動(dòng)裝置</b></p><p>　　采用盤形制動(dòng)，輪盤材料一般為鑄鋼或鍛鋼，內(nèi)外側(cè)輪盤

48、通過均勻分布的連接螺栓安裝在車輪輻板上。</p><p>　　1.2.2轉(zhuǎn)向架的主要技術(shù)參數(shù)[7]</p><p>　　轉(zhuǎn)向架的主要技術(shù)參數(shù)如下：</p><p>　　運(yùn)行速度km/h 80</p><p>　　自重t ≦7(6.92)</p&

49、gt;<p>　　固定軸距mm 2200</p><p>　　輪對(duì)內(nèi)側(cè)距mm 1353±2</p><p>　　車輪直徑mm 新輪時(shí)840,mm,最大磨耗時(shí)770mm</p><p>　　軸頸中心距mm

50、 1930</p><p>　　軸頸直徑mm 120</p><p>　　構(gòu)架型式 鋼板壓型焊接</p><p>　　一系懸掛 圓錐型橡膠層疊</p><p>　　二系懸掛

51、 空氣彈簧+橫向減震器</p><p>　　車輛支承型式 空氣彈簧</p><p>　　基礎(chǔ)制動(dòng)裝置 軸盤式盤形制動(dòng)</p><p>　　參考材料 16Mn</p><p>　

52、　許用應(yīng)力Mpa 240</p><p>　　彈性模量pa 2.09×105</p><p>　　空氣彈簧高（距軌面高度）mm 270</p><p>　　空氣彈簧橫向間距mm 1930</p>

53、<p>　　空氣彈簧有效直徑mm 540</p><p>　　空氣彈簧工作高度mm 200</p><p>　　空氣彈簧無(wú)氣時(shí)下降高度mm ≦40</p><p>　　圓錐橡膠彈簧垂直剛度KN/m 0.728</p>&

54、lt;p>　　軌距mm 1435</p><p>　　通過最小曲線半徑mm 正線：R300</p><p><b>　　車場(chǎng)線：R150</b></p><p>　　限界：符合城市軌道交通B型車限界</p><p>　　2.構(gòu)架的總

55、體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　轉(zhuǎn)向架是軌道交通車輛最重要的組成部件之一，而構(gòu)架是轉(zhuǎn)向架的骨架，是以聯(lián)系轉(zhuǎn)向架各組成部分和傳遞各方向的力，并用來(lái)保持車軸在轉(zhuǎn)向架內(nèi)位置的重要部件。其結(jié)構(gòu)的合理性直接影響車輛的運(yùn)行品質(zhì)和行車安全，因而合理設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)并使其達(dá)到一定的強(qiáng)度和剛度是軌道交通車輛設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。</p><p>　　2.1 構(gòu)架的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><

56、p>　　2.1.1構(gòu)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求</p><p>　?。?）合理選擇軸箱和車體的的支承方式，縱梁、橫梁的結(jié)構(gòu)與連接方式。</p><p>　?。?）合理選擇構(gòu)架材料、類型并充分考慮其結(jié)構(gòu)工藝性。</p><p>　?。?）針對(duì)構(gòu)架的強(qiáng)度、剛度進(jìn)行校核，使其滿足列車正常行駛所需條件。</p><p>　　2.1.2構(gòu)架的類型確定<

57、;/p><p>　　客車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的三種類型中，框架構(gòu)架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自重大，制造難度大，構(gòu)架的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，現(xiàn)已很少使用；U型構(gòu)架結(jié)構(gòu)比H型構(gòu)架稍復(fù)雜且其側(cè)梁中部下凹，雖有利于降低構(gòu)架重心和軸向定位設(shè)計(jì)，但制造難度大，自重比較大，不適合輕軌的運(yùn)行要求；H型構(gòu)架不但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造和維修，而且還有足夠的強(qiáng)度和剛度，自重小，滿足輕軌車輛的運(yùn)行要求。綜上所述，選擇H型構(gòu)架。</p><p>　　構(gòu)架采

58、用H型鋼板壓型焊接結(jié)構(gòu)，由兩根側(cè)梁和兩根橫梁組成，側(cè)梁為中間下凹的魚腹形U形梁。由4塊鋼板組焊成箱型封閉結(jié)構(gòu)，側(cè)梁內(nèi)部形成的密封隔板使側(cè)梁內(nèi)腔成為空氣彈簧的附加空氣室。橫梁采用無(wú)縫鋼管，各種連接座焊接于構(gòu)架的側(cè)梁和橫梁上。構(gòu)架結(jié)構(gòu)如圖2.1。</p><p><b>　　圖2.1 構(gòu)架</b></p><p>　　2.1.3構(gòu)架主要輪廓的尺寸確定</p>

59、<p>　　構(gòu)架輪廓尺寸主要依據(jù)技術(shù)參數(shù)中的軸距、輪對(duì)中央懸掛裝置、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)形式與支座的安裝以及軸向定位裝置的需要而定。</p><p>　　由技術(shù)參數(shù)可知，軸距2200mm，軸頸中心距1932mm,軸頸直徑ø120mm，查表I—32客、貨車車軸軸型與最大軸重[2]，選擇RC3構(gòu)架兩側(cè)梁中心線應(yīng)與軸頸中心線重合，構(gòu)架兩橫梁間距離主要由基礎(chǔ)制動(dòng)裝置及各吊座的安裝需要而定。我國(guó)現(xiàn)有通用

60、型客車轉(zhuǎn)向架兩橫梁支柱座縱向中心距均為560mm（RC3型軸）。構(gòu)架側(cè)梁頂面距離軌面的高度應(yīng)保證車輛運(yùn)行中不與底架枕梁相碰，一般控制在870～930mm左右，側(cè)梁端面的底部（與軸箱對(duì)應(yīng)處）距軌面的高度根據(jù)軸箱的結(jié)構(gòu)與軸箱彈簧的需要而定，并保證在軸箱彈簧壓死狀態(tài)下不與軸箱頂面相碰。國(guó)產(chǎn)轉(zhuǎn)向架一般將該間隙的值定在45mm以上（廠、段修限度為38mm，運(yùn)用限度為30mm）。在構(gòu)架的側(cè)梁上焊接有8個(gè)鑄鋼鑄造而成的軸箱彈簧安裝座。同一車輪軸箱上的

61、彈簧安裝座縱向間距為560mm,橫向距離為1930mm，在橫梁的兩側(cè)焊接有4個(gè)制動(dòng)吊桿安裝座，安裝座為“工”字形結(jié)構(gòu)，上蓋板和中央腹板的厚度為12mm,下蓋板厚度為14mm，制動(dòng)吊桿安裝孔板厚度為16mm。制動(dòng)吊桿安裝座選用低合金高強(qiáng)度Q345-B鋼板焊接而成，同側(cè)安裝座的橫向距離為860mm。具體參數(shù)值如表2.1</p><p>　　表2.1 構(gòu)架尺寸 （單位：mm）

62、</p><p>　　注①，車軸是標(biāo)準(zhǔn)件，“R”代表裝滾動(dòng)軸承的車軸； “C”代表軸型為C ； “3”代表裝用滾動(dòng)軸承形式及安裝方法。</p><p>　　2.1.4構(gòu)架斷面尺寸及壁厚的確定</p><p>　　斷面尺寸及壁厚主要依據(jù)轉(zhuǎn)向架的承載形式和載荷大小，由強(qiáng)度和剛度條件，并參考同類構(gòu)架的結(jié)構(gòu)、檢修運(yùn)用中暴露的問題以及相關(guān)計(jì)算來(lái)確定。采用H型鋼板壓型焊接

63、結(jié)構(gòu)構(gòu)架在焊接時(shí)應(yīng)盡量避免焊縫的集中和多條焊縫的交叉，減少交叉處的內(nèi)應(yīng)力。構(gòu)架設(shè)計(jì)為全封閉斷面，上下蓋板均用直邊，增大了側(cè)梁的橫截面面積，提高了側(cè)梁的整體強(qiáng)度，外觀更加簡(jiǎn)潔美觀，更好的避免了因積水而使蓋板腐蝕。因此，查表Ⅳ-36【2】客車鑄鋼架（ZG25Ⅱ）的斷面尺寸及壁厚，確定具體尺寸如下（單位：mm）:</p><p>　　側(cè)梁 中部斷面尺寸（高×寬） 240*

64、160（180）</p><p>　　上下蓋板厚度 14.3</p><p>　　腹板厚度 14.3</p><p>　　端部斷面尺寸（高×寬） 160*160（180）</p><p>　　橫梁 直徑

65、 ø165.2</p><p>　　壁厚 14.3</p><p>　　截面圖如圖2.2，圖2.3，圖2.4所示：</p><p>　　圖2.2 側(cè)梁中部斷面 圖2.3 側(cè)梁端部斷面 圖2.4 橫梁斷面</p&g

66、t;<p>　　2.2構(gòu)架的受力分析</p><p>　　構(gòu)架的載荷即為垂向靜載荷、垂向動(dòng)載荷、側(cè)向力引起的附加垂向動(dòng)載荷、垂向斜對(duì)稱載荷、制動(dòng)時(shí)的載荷等五種載荷。構(gòu)架的計(jì)算簡(jiǎn)圖可化為平面板架（載荷垂直于構(gòu)架平面）和平面鋼架（載荷作用于構(gòu)架平面內(nèi)）的組合，忽略各梁軸線的微小彎曲和截面的微小變化，忽略各梁匯交處結(jié)點(diǎn)的剛度對(duì)變形的影響</p><p>　　2.2.1垂向靜載荷及垂

67、向動(dòng)載荷</p><p><b>　?。?）垂向靜載荷</b></p><p>　　構(gòu)架的受力情況如圖2.5：</p><p>　　圖2.5 垂向靜載荷情況</p><p>　　設(shè)作用在轉(zhuǎn)向架上的車體垂向靜載荷PST,按照該轉(zhuǎn)向架所用輪對(duì)壓在鋼軌上的允許載荷（即允許軸重）來(lái)考慮，</p><p>

68、;<b>　　即：</b></p><p>　　Pst=（n×PR -PT）×9.81 (KN) （2.1）</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　PR—— 一個(gè)輪對(duì)壓在鋼軌上的允許載荷（即允許軸重）（t）, P

69、R=13t；</p><p>　　n—— 一臺(tái)轉(zhuǎn)向架的軸數(shù)，N=2；</p><p>　　PT —— 一臺(tái)轉(zhuǎn)向架的自重（t）, PT =6.92t;</p><p><b>　　代入上式可得：</b></p><p>　　Pst=（n×PR -PT）×9.81=(2×13-6.92) &#

70、215;9.81=187.175(KN)</p><p>　　則 Pst= Pst/4=46.794(KN)</p><p>　　求得Pst后，按下列公式計(jì)算出作用在構(gòu)架上的垂向靜載荷Pst1，即：</p><p>　　Pst1= （Pst+ PT1）×9.81/ m =（n×PR -PT）×9.81/ m (KN) （2.2）

71、</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　PT1——垂向靜載荷自心盤面起至構(gòu)架為止包括所有零件質(zhì)量之和（包括構(gòu)架本身的自重）（t）, PT1= PT/2=3.46t；</p><p>　　m——一臺(tái)轉(zhuǎn)向架中平行受力的同名計(jì)算構(gòu)架的數(shù)目，m =1;</p><p>　　其他符號(hào)的含義同式（2.1）&

72、lt;/p><p>　　按式（2.2）計(jì)算時(shí)，構(gòu)架自重包含在Pst1，并以集中力考慮，這樣將使計(jì)算簡(jiǎn)便，對(duì)計(jì)算結(jié)果影響不大，而且是偏于安全的。</p><p>　　計(jì)算得 Pst1=221.1174（KN）</p><p><b>　?。?）垂向動(dòng)載荷</b></p><p>　　垂向動(dòng)載荷是由于鋼軌不平、接縫、道

73、岔等線路原因以及車輛本身的結(jié)構(gòu)狀態(tài)不良（如車輪滾動(dòng)圓偏心、橢圓、踏面擦傷）等因素引起的簧上振動(dòng)而產(chǎn)生的。</p><p>　　作用在轉(zhuǎn)向架零部件上的垂向動(dòng)載荷Pd1，是由于車輛運(yùn)行中輪軌之間沖擊和簧上振動(dòng)引起的，Pd1的作用方式與Pst1相同，受力圖示如圖2.6</p><p>　　圖2.6 垂向動(dòng)載荷</p><p>　　作用在構(gòu)架上的垂向動(dòng)載荷按式（2.3）計(jì)算

74、，即：</p><p>　　Pd1= az * Pst1 (KN) （2.3）</p><p>　　按照TB/T2705-1996［5］ </p><p>　　表2.2 垂向動(dòng)靜載荷系數(shù)</p><p><b>　　代入式（2.3）</b&

75、gt;</p><p>　　得： Pd1=0.5*221.1174=120.126（KN）</p><p>　　2.2.2側(cè)向力引起的附加垂向動(dòng)載荷</p><p>　　作用在車體上的側(cè)向力包括風(fēng)力與離心力，當(dāng)風(fēng)從車輛側(cè)面吹來(lái)并垂直于車體側(cè)壁，而車輛又運(yùn)行曲線區(qū)段時(shí)車體所受的側(cè)向力為風(fēng)力與離心力之和。我國(guó)風(fēng)力取值系據(jù)建筑界有關(guān)全國(guó)風(fēng)力分布圖的研究而得，計(jì)算時(shí)取風(fēng)壓

76、力540N/m3,風(fēng)力的合力作用于車體側(cè)向投影面積的形心上。整個(gè)車輛的離心力作用在車輛的重心上，其方向沿徑向指向曲線外側(cè)。計(jì)算時(shí)通常把車體及轉(zhuǎn)向架的離心力分別考慮。對(duì)客車及車體的重心取在距輪對(duì)中心線上方1600mm處。外軌超高量h與曲線半徑R有關(guān)。</p><p>　　h= (mm) （2.4）</p><p>　　式中 v

77、p——列車平均速度，取vp=60Km/h；</p><p>　　R——曲線半徑，據(jù)技術(shù)參數(shù)得R=300m;</p><p>　　則可得 h=141.6mm</p><p><b>　?。?）側(cè)向力</b></p><p>　?、亠L(fēng)力 q=540N/m3, 車體高x=2140mm,</p>&l

78、t;p>　　則形心處受力 H1=qx=×540×2140=577.8(N)</p><p>　?、陔x心力則由式（2.5）求得，</p><p>　　H2= Pst(-) （2.5） </p><p><b>　　式中 </b></p>&

79、lt;p>　　Pst——車體垂向靜載荷（N）；</p><p>　　g——重力加速度（m/s2），其值取9.81；</p><p>　　R——曲線半徑，R=300m;</p><p>　　h——外軌超高量（mm）;</p><p>　　2b1——輪對(duì)兩滾動(dòng)圓之間的距離之半（mm），其值為2b1=1493mm;</p>&l

80、t;p>　　v——通過曲線時(shí)車輛最大允許速度（Km/h）,取值為v=60Km/h;</p><p>　　代入式（2.5）求得：</p><p>　　H2=187.175×10×(-)=85.479(KN)</p><p>　　則側(cè)向力為：H=H1+H2=577.8+85.479=663.279（N）</p><p>

81、　?。?）側(cè)向力引起的垂向動(dòng)載荷</p><p>　　每個(gè)軸箱的垂向反力Pf可按下式計(jì)算,</p><p>　　Pf=(N) （2.6）</p><p>　　式中 h——車體側(cè)向力至車軸中心線所在水平面之間的垂向距離（m）,其值為h=1600mm；</p>

82、<p>　　2b2——輪對(duì)兩軸頸中心線間的水平距離之半，其值為2b2=1930mm；</p><p>　　m0—— 車輛一側(cè)的軸箱數(shù)（即車輛軸數(shù)），m0=4；</p><p><b>　　代入式（2.6）得</b></p><p>　　Pf==137.467（N）</p><p>　　構(gòu)架的受力情況如圖2.6

83、所示，處于曲線外側(cè)的兩個(gè)軸箱彈簧對(duì)構(gòu)架的作用力向上，而內(nèi)側(cè)的則向下，每一個(gè)軸箱作用力的數(shù)值為。軸箱彈簧對(duì)構(gòu)架的作用力Pf與作用在構(gòu)架二系彈簧處的Pn力達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，即：</p><p>　　Pn=2Pf= 274.934（N）</p><p>　　圖2.7 側(cè)向力引起的附加垂向動(dòng)載荷</p><p>　　2.2.3垂向斜對(duì)稱載荷</p><p&

84、gt;　　垂向斜對(duì)稱載荷是垂向作用在構(gòu)架軸箱部位的一組對(duì)于構(gòu)架縱向和橫向中心線均為反對(duì)稱的自相平衡力系，此力系對(duì)于構(gòu)架的縱向和橫向中心平面均呈反對(duì)稱分布，如圖2.7所示。</p><p>　　圖2.8垂向斜對(duì)稱載荷分布情況</p><p>　　垂向斜對(duì)稱載荷僅產(chǎn)生在具有剛性構(gòu)架的轉(zhuǎn)向架上。構(gòu)架上的垂向斜對(duì)稱載荷是由于在垂向斜對(duì)稱載荷作用下，因?yàn)榫€路及轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)本身存在缺陷等原因引起構(gòu)架的四

85、個(gè)軸箱反力不等而造成的。因此垂向斜對(duì)稱載荷和垂向靜載荷是同時(shí)存在的。</p><p>　　導(dǎo)致構(gòu)架四個(gè)軸箱反力不等的因素有很多，其主要原因是：各支承點(diǎn)的高度不等（由于構(gòu)架、軸箱彈簧、車輪直徑、軸頸直徑等制造誤差以及線路不平順和轉(zhuǎn)向架進(jìn)入緩和曲線時(shí)所造成的）和各支承點(diǎn)的剛度不等（主要是軸箱彈簧的剛度誤差）。因此，要同時(shí)綜合考慮以上諸多因素對(duì)構(gòu)架垂向斜對(duì)稱載荷的影響是比較復(fù)雜的，很難一一考慮，為了求得Pk的數(shù)值，根據(jù)

86、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通常把上述諸因素的綜合影響當(dāng)量的看成轉(zhuǎn)向架上某一車輪在軌道上升起或下沉一個(gè)Z值，而其他因素均認(rèn)為是正常的。經(jīng)過分析和推導(dǎo)，得到垂向斜對(duì)稱載荷Pk（N）的</p><p>　　計(jì)算公式: Pk= () (N) （2.7）</p><p>　　式中 K1——一個(gè)軸箱上彈簧的總剛度（N/mm），其值為K1=2k=1.456

87、N/mm</p><p>　　K2——構(gòu)架抵抗垂向斜對(duì)稱載荷的剛度（或稱構(gòu)架的扭轉(zhuǎn)剛度）（N/mm）</p><p>　　其值為： K2= （2.8）</p><p><b>　　其中 </b></p><p>　　σ——構(gòu)

88、架在一組Pk=1N的力的作用下</p><p>　　b2——輪對(duì)兩軸頸中心線間的水平距離之半（mm），2b2=1930mm</p><p>　　b1——輪對(duì)兩滾動(dòng)圓之間的距離之半，2b1=1493mm</p><p>　　z——轉(zhuǎn)向架上某一車輪升起或下沉一個(gè)值，實(shí)際計(jì)算時(shí)，推薦采用z =16mm</p><p><b>　　則<

89、;/b></p><p>　　Pk=5.17(N) （2.9）</p><p>　　其中構(gòu)架的扭轉(zhuǎn)剛度K2遠(yuǎn)大于K1，則進(jìn)一步簡(jiǎn)化為</p><p>　　Pk=5.17 K1=7.53N</p><p>　　2.2.4制動(dòng)時(shí)的載荷</p><

90、;p>　　當(dāng)列車所有車輛均發(fā)生制動(dòng)作用后，車輛間的縱向沖擊消失，制動(dòng)力卻逐漸增大至最大值，由于制動(dòng)力的作用，就將引起車體和轉(zhuǎn)向架質(zhì)量的縱向慣性力。這種縱向慣性力對(duì)車體的作用遠(yuǎn)小于上述縱向力作用，故可不計(jì)，但它對(duì)轉(zhuǎn)向架有一定的影響。制動(dòng)時(shí)鋼軌作用大于車輛的最大值動(dòng)力F（其方向與車輛運(yùn)行方向相反）由下式?jīng)Q定：</p><p>　　F= Pn·υ·g

91、 （2.10）</p><p>　　式中 Pn——車輛總重（車體和轉(zhuǎn)向架的自重以及車輛在種之和）（t），</p><p>　　取其值為Pn =72.3t</p><p>　　υ——輪軌間的黏著系數(shù)，一般取υ=0.25</p><p>　　Pn =MC+ MO (t)

92、 （2.11）</p><p><b>　　其中 </b></p><p>　　MC ——車輛自重，取MC =37.4t </p><p>　　MO ——載員重量，取MO=34.9t</p><p>　　計(jì)算Pn后代入式（2.11），求得F值，</p><p

93、>　　F= Pn·υ·g=72.3×0.25×9.81=177.32KN </p><p>　　因此在制動(dòng)F的作用下，車輛的最大加速度為</p><p>　　α=υ·g=0.25g</p><p>　　這時(shí)，策劃體的縱向慣性力將引起前、后（按車輛運(yùn)行方向）轉(zhuǎn)向架的垂向增減載荷Pa，以及作用在轉(zhuǎn)向架新判處的水

94、平載荷Ta,根據(jù)車體受力平衡，得</p><p>　　Pa= （2.12）</p><p>　　Ta= （2.13）</p><p>　　式中 h——重載車體的重心至心盤面的垂向距離

95、，取值為h=1.2m;</p><p>　　L——車輛定距（m）,其值為L(zhǎng)=12.6m</p><p>　　Q——車體的縱向慣性力，其值為</p><p>　　Q= P1·a= P1·0.25g(KN) （2.14）</p><p>　　其中 P1 ——車體垂向靜

96、載荷（車體自重與載重之和），即</p><p>　　P1= Pst- 2PT=72.3-2×6.92=58.46t</p><p>　　因此計(jì)算得Q=143.38KN</p><p>　　則可求得Pa Pa=13.427KN </p><p>　　Ta=71687KN</p>

97、;<p>　　目前，在使用空氣制動(dòng)機(jī)和鑄鐵閘瓦的情況下，最大制動(dòng)力（即等于車輛慣性力以及由它所引起的轉(zhuǎn)向架的應(yīng)力）是發(fā)生在制動(dòng)過程的最后階段，即低速時(shí)，這時(shí)作用在轉(zhuǎn)向架的其他制動(dòng)載荷（如垂向動(dòng)載荷和側(cè)向力）都比較小了，因此在計(jì)算轉(zhuǎn)向架構(gòu)架強(qiáng)度時(shí)，一般不考慮制動(dòng)載荷的作用。 </p><p>　　2.3構(gòu)架的強(qiáng)度校核</p><p>　　構(gòu)架是轉(zhuǎn)向架的一個(gè)重要部件，是轉(zhuǎn)向架其他

98、零、部件的安裝基礎(chǔ)，也是承載體和傳力體，因此轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)型式既要考慮與其他各有關(guān)零、部件的相互位置和轉(zhuǎn)向架總體布置，又要保證構(gòu)架具有足夠的強(qiáng)度和剛度要求，以保證結(jié)構(gòu)緊湊安全可靠。由于構(gòu)架采用16Mn鋼板和鋼管焊接而成的箱體結(jié)構(gòu)，故必須充分考慮焊縫位置的布置并注意焊縫的內(nèi)部和表面質(zhì)量，以降低焊縫區(qū)域的應(yīng)力集中，保證焊接強(qiáng)度和最小的焊接變形。為了消除殘余應(yīng)力，構(gòu)架組裝焊接后必須整體退火，最后進(jìn)行整體加工以確保構(gòu)架加工面的尺寸精度和位置精度。

99、</p><p>　　2.3.1垂向靜載荷及垂向動(dòng)載荷的強(qiáng)度校核計(jì)算</p><p>　　在垂向靜載荷、垂向動(dòng)載荷作用下的受力分析如圖2.5和圖2.6所示。取側(cè)梁為分離體，則其軸力圖如下。</p><p>　　圖2.9 垂向靜載荷、垂向動(dòng)載荷作用下側(cè)梁軸力圖</p><p>　　其中a=0.56m，b=1.1m 由ΣY=0得</p&

100、gt;<p>　　R==47.977KN</p><p>　　MB=Ra·a=47.977×056=26.9KN·m</p><p>　　Mo=R(b+)+R(b-)=2·R·b=105.55KN·m</p><p><b>　　其彎矩圖如下：</b></p>

101、<p>　　圖2.10垂向靜載荷、垂向動(dòng)載荷作用下側(cè)梁彎矩圖</p><p>　　由圖2.10可知，側(cè)梁的最大彎矩發(fā)生在側(cè)梁中部，則Mmax =105.55KN·m，所以側(cè)梁的危險(xiǎn)截面為O處斷面，由于梁的截面為空心矩形截面，所以慣性矩[3]為：</p><p><b>　　（2.15）</b></p><p>　　則抗彎

102、截面模量 Wz==- （2.16）</p><p>　　正應(yīng)力 б= （2.17）</p><p>　　(1)對(duì)于側(cè)梁中部截面：B=160mm,H=240mm,b=131.4mm,h=211.4mm,如圖2.11</p><p

103、>　　圖2.11 側(cè)梁中部截面 圖2.12 側(cè)梁端部截面</p><p>　　所以求得側(cè)梁中部截面的抗彎截面模量Wz為：</p><p>　　Wz1=-=0.674×10-3m3</p><p>　　正應(yīng)力 б1===156.63Mpa</p><p>　　查車輛設(shè)計(jì)參考手冊(cè)

104、83;轉(zhuǎn)向架[2] ,16Mn鋼的許用應(yīng)力[б]=210Mpa,因?yàn)檎龖?yīng)力б1<[б] =210Mpa,所以滿足強(qiáng)度要求。</p><p>　　(2)對(duì)于側(cè)梁端部截面：B=160mm，H=160mm，b=131.4mm，h=131.4mm。截面如圖2.12 。</p><p>　　將數(shù)據(jù)代入式（2.16），求得側(cè)梁端部截面的抗彎截面模量Wz2：</p><p>

105、;　　Wz2=-=0.3721×10-3m3</p><p>　　正應(yīng)力 б2===72.3Mpa</p><p>　　因?yàn)檎龖?yīng)力б2<[б] =210Mpa,所以滿足強(qiáng)度要求。</p><p>　　2.3.2側(cè)向力引起的附加垂向載荷作用下強(qiáng)度校核計(jì)算</p><p>　　在側(cè)向力引起的附加垂向載荷作用下，受力分析

106、如圖2.7，取側(cè)梁為分離體，其軸力圖如圖2.13所示</p><p>　　圖2.13 側(cè)向力引起的附加垂向載荷作用下側(cè)梁軸力圖</p><p>　　已知Pn=274.93N，a=1100,則得Pf==137.467N,求得彎矩為：</p><p>　　MB=Pf·a=137.467×1.1=151.214KN·m</p>

107、<p>　　彎矩圖如圖2.14所示</p><p>　　圖2.14 側(cè)向力引起的附加垂向載荷作用下側(cè)梁彎矩圖</p><p>　　由上圖可知側(cè)梁最大彎矩發(fā)生在側(cè)梁中部，則Mmax =151.214 KN·m，因此側(cè)梁的危險(xiǎn)截面為B處斷面，已知側(cè)梁中部截面尺寸：B=160mm,H=240mm，b=131.4mm，h=211.4mm。將數(shù)據(jù)代入式（2.16），得側(cè)梁中部截

108、面的抗彎截面模量Wz3</p><p>　　Wz3=0.674×10-3m3</p><p>　　則正應(yīng)力 б3===0.23Mpa</p><p>　　因?yàn)檎龖?yīng)力б3<[б]=210Mpa,所以滿足強(qiáng)度要求。</p><p>　　2.3.3垂向斜對(duì)稱載荷作用下強(qiáng)度校核計(jì)算</p><p>

109、;　　在垂向斜對(duì)稱載荷作用下，受力分析見圖2.8。取橫梁為分離體，如圖2.15</p><p>　　圖2.15 垂向斜對(duì)稱載荷作用下橫梁受扭轉(zhuǎn)力圖</p><p>　　已知鋼的拉伸許用應(yīng)力[бl]=160Mpa，剪切許用應(yīng)力[τ] ≈0.6[бl]=96Mpa，而扭矩M=2PX·X=2×7.53N×0.55m=8.28 N·m, PX為焊接在橫梁上的

110、零部件最大重量。由于橫梁橫截面為空心圓形截面，所以抗扭截面模量[3]為：</p><p>　　WO=(1-a4) （2.18）</p><p>　　式中 a ———內(nèi)外徑比值，已知橫梁d=136.6mm，D=165.2mm，故a=</p><p>　　則 WO=×[(1-

111、 ）4] =0.4712×10-3m3</p><p>　　最大剪切應(yīng)力τmax===0.017Mpa</p><p>　　因此τmax<[τ],滿足強(qiáng)度要求</p><p><b>　　2.4構(gòu)架剛度校核</b></p><p>　　2.4.1垂向靜載荷及垂向動(dòng)載荷的剛度校核計(jì)算</p>

112、<p>　　取側(cè)梁為分離體，將側(cè)梁簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁，如圖2.16</p><p>　　圖2.16垂向靜載荷及垂向動(dòng)載荷下的側(cè)梁受力圖</p><p>　　所以梁的最大撓度發(fā)生在自由端面，由工程力學(xué)[3]知最大撓度值為</p><p>　　fmax= （2.19）<

113、;/p><p><b>　　式中 </b></p><p>　　E——抗彎截面剛度，取E=210GPa</p><p>　　I——側(cè)梁端部截面慣性矩，I=- ，已知B=160mm，b=131.4mm，H=160mm，h=131.4mm,則I=29.78×10-6m4</p><p>　　P—— P==191.91

114、KN</p><p>　　L——L=2200mm</p><p>　　則 fmax1==6.81mm </p><p>　　2.4.2側(cè)向力引起的附加垂向載荷作用下剛度校核計(jì)算</p><p>　　取側(cè)梁為分離體，將側(cè)梁簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁，如圖2.17</p><p>　　圖2.17 側(cè)向力引起的附加垂向載荷作用下構(gòu)

115、架受力圖</p><p>　　已知Pn=274.934N,L=2.2m,E=210GPa,I=29.78×10-6m4，代入式（2.19），得</p><p>　　fmax1==9.75mm</p><p>　　2.4.3垂向斜對(duì)稱載荷作用下剛度校核計(jì)算</p><p>　　由工程力學(xué)[3]知最大扭轉(zhuǎn)角度</p>&l

116、t;p>　　θmax= （2.20）</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　Tmax——最大扭矩，Tmax =8.283N·m</p><p>　　G——抗扭截面剛度，G=8×104MPa</p>

117、<p>　　Ip——橫梁圓形空心截面慣性矩，其中Ip =(1-a4) </p><p>　　得 θmax= × =0.0018°/m </p><p><b>　　3．輪對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1輪對(duì)的基本組成及相關(guān)設(shè)計(jì)要求</p>

118、<p>　　輪對(duì)作為轉(zhuǎn)向架中最主要的承載部件之一，其性能的好壞直接影響到行車性能的安全與否。車輛輪對(duì)是由一根車軸和兩個(gè)相同的車輪在輪軸結(jié)合部以過盈配合方式牢固的連接在一起的。兩輪內(nèi)端面之間的距離基本尺寸為1353mm,如圖3.1（a）所示。</p><p>　　如圖3.1 (a) 輪對(duì)</p><p>　　2——踏面 8—車軸</p><p><