CRH3型動(dòng)車組動(dòng)車轉(zhuǎn)向架三維實(shí)體設(shè)計(jì)

《CRH3型動(dòng)車組動(dòng)車轉(zhuǎn)向架三維實(shí)體設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《CRH3型動(dòng)車組動(dòng)車轉(zhuǎn)向架三維實(shí)體設(shè)計(jì)（38頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 CRH3型動(dòng)車組動(dòng)車轉(zhuǎn)向架三維實(shí)體設(shè)計(jì) 摘 要 隨著我國鐵路第六次大提速的順利實(shí)施，以及客運(yùn)專線不斷建成通車，國產(chǎn) CRH系列 200～300km/h 動(dòng)車組已分期分批投入運(yùn)營。轉(zhuǎn)向架是高速動(dòng)車組的走行機(jī)構(gòu)，必須始終保持良好的性能狀態(tài)，才能保證高速列車的安全可靠運(yùn)行,所以必須對(duì)高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架進(jìn)行進(jìn)一步研究。 本論文主要研究設(shè)計(jì)CRH3高速動(dòng)車組動(dòng)力轉(zhuǎn)向架三維實(shí)體造型。首先介紹了世界各國的典型

2、高速動(dòng)車組技術(shù)，其次對(duì)我國的CRH3型電動(dòng)車組設(shè)備組成進(jìn)行了介紹，然后應(yīng)用Solidworks三維軟件對(duì)CRH3動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架各零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)體建模并進(jìn)行了虛擬裝配，并對(duì)一些零件進(jìn)行了分析，最后對(duì)CRH3型動(dòng)車組動(dòng)力轉(zhuǎn)向架進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)。為以后轉(zhuǎn)向架的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供一定的參考。 關(guān)鍵詞：高速動(dòng)車組；轉(zhuǎn)向架構(gòu)架；轉(zhuǎn)臂式軸箱定位裝置；架懸式 Abstract As China’s

3、railway the sixth speed up was carried out，as well as the passenger special line was opened to traffic continuously，Domestic CRH series of 200 ~ 300km/h EMUs have been put into operation in stages. Bogie is the high-speed EMUs’ traveling agency，so in order to ensure the high-speed train operation

4、safely and reliably, it must be always maintained a good performance status,Therefore, we should do further research on high-speed EMU bogie. In this passage, the research design3D solid modeling for driving bogie theCRH3 high-speed EMU.Introduced the first countries in the world of the typical

5、 high-speed EMU, then the CRH3 EMU equipment were introduced,Then the application of Solidworks 3D software on CRH3 EMU bogie of the various parts to design and solid modeling and virtual assembly And some parts analysis, the overall design of the final the CRH3 EMU power bogie. After bogie optimize

6、 the design to provide a reference. Keywords: high speed train;bogie frame; rocker typejournal box positioning device; Frame suspension; 目錄 專心---專注---專業(yè) 1

7、 緒論 目前世界上擁有自主開發(fā)并已成功運(yùn)用高速動(dòng)車組的國家有日本、法國、德國和意大利，其共同之處在于列車各部件大量運(yùn)用高新技術(shù)，同時(shí)又各具特色，即根據(jù)本國的運(yùn)用條件和傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)，特別是在轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)、車體輕量化、流線型外形、列車動(dòng)力配置及構(gòu)成形式、電傳動(dòng)及控制技術(shù)、列車信息網(wǎng)絡(luò)等方面都具有各自的特點(diǎn)。其他正在發(fā)展高速鐵路技術(shù)的國家和地區(qū)，如西班牙、比利時(shí)、荷蘭、韓國和中國、臺(tái)灣等，都是建立在引進(jìn)這些國家的成熟

8、技術(shù)的基礎(chǔ)上而發(fā)展起來的。 1.1 日本新干線高速動(dòng)車組的發(fā)展及應(yīng)用 日本的東海道新干線于1959年開工建設(shè)，1964年10月1日東京奧運(yùn)會(huì)開幕前夕開通。該線路的成功運(yùn)營，開創(chuàng)了一世界上高速鐵路的新紀(jì)元。第一列0系新干線列車以210km/h的最高運(yùn)行速度投入運(yùn)用，使東京一大阪間列車運(yùn)行時(shí)間由7h縮短至3h10min。東海道新干線建成并成功運(yùn)行，在日本產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)利益，對(duì)世界鐵路的發(fā)展產(chǎn)生了重大影響。1985年，日本東北、上越新干線相繼開通，200系、100系新干線列車分別以240km/h和210km/h的最高運(yùn)行速度投入運(yùn)用，100系列車在1986年與0系列車一同達(dá)到

9、220km/h. 1987年日本國鐵民營化之后，新干線網(wǎng)絡(luò)的不斷擴(kuò)大。為了適應(yīng)不同線路的運(yùn)營條件，提高運(yùn)行速度，降低對(duì)環(huán)境的影響，日本持續(xù)不斷地開發(fā)研制不同系列的新干線高速動(dòng)車組，使日本高速鐵路技術(shù)飛速發(fā)展。1992年300系列車在東海道新干線投入運(yùn)行，最高速度達(dá)到270km/h。該車通過采用鋁合金車體、輕量化轉(zhuǎn)向架和交流傳動(dòng)技術(shù)使軸重大幅度降低，同時(shí)，運(yùn)行速度及動(dòng)力學(xué)性能得到較大提高。 隨后，日本又開發(fā)了采用其有更好的空氣動(dòng)力學(xué)性能，并采用半主動(dòng)減振技術(shù)的500系(最高試驗(yàn)速度350. 4 km/h,運(yùn)行速度300 km/h)、采用IGBT變流技術(shù)的700系(最高運(yùn)行速度

10、285km/h),采用雙層車體的E4系(運(yùn)行速度240km/h)和Star21、700系等型號(hào)的新干線列車，并一直保持自開通運(yùn)行以來無重大事故的良好記錄。 2002年12月1日，東北新干線盛岡一八戶新建標(biāo)準(zhǔn)新千線開通運(yùn)營，東日本公司采用E2系1000型高速動(dòng)車組，每列車由10輛編組(8M2T}。E2系1000型動(dòng)車組最高設(shè)計(jì)速度3l5km/h,最高運(yùn)行速度275 km/h。我國從日本引進(jìn)并聯(lián)合設(shè)計(jì)生產(chǎn)的200 km/h動(dòng)車組的原型即為該型動(dòng)車組。 1.2 法國TGV高速動(dòng)車組的發(fā)展及應(yīng)用 自1967年起，法國國營鐵路開始著手研究高速運(yùn)輸。首先是嘗試將航空用燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)用于鐵路動(dòng)車組。1

11、969年11月，法國研制成功了第一代ETG型燃?xì)廨唲?dòng)車組，最高試驗(yàn)速度達(dá)到248km/h。此后，通過進(jìn)一步提高燃?xì)廨唲?dòng)車組質(zhì)量，又研制出第二代ETG型燃?xì)廨唲?dòng)車組，最高試驗(yàn)速度為260km/h。為了配合在巴黎—里昂建設(shè)高速鐵路，還研制了第三代TGV一00l型燃?xì)廨唲?dòng)車組，5節(jié)編組，1972年最高試驗(yàn)速度達(dá)到381 km/h。然而，1973年中東錢爭引起第一次世界石油危機(jī)后，法國開始將高速動(dòng)車組技術(shù)政策轉(zhuǎn)向電力牽引，并率先在歐洲實(shí)行將速度、環(huán)保意識(shí)、充分利用能源、高新技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)可靠性綜合考慮的技術(shù)方針。1973年研制出第一列Z7001電動(dòng)車組，1975年最高試驗(yàn)速度達(dá)到309 km/h. 自

12、1976年開始，法國開始著手研究交一直傳動(dòng)的TGV- PST動(dòng)車組，并在1981年9月投入運(yùn)用。此后，法國先后研制了交一直一交傳動(dòng)的TGV-A TGV-R, TGV-2N, TGV-TMST,西班牙AVE, TGV-PBKA, TGV-K等動(dòng)車組，新型動(dòng)力分散動(dòng)車組AGV也已研制成功，并投入試驗(yàn)運(yùn)行。其中，TGV-A 325號(hào)車組于1990年5月在大西洋線創(chuàng)造了515.3 km/h輪軌系統(tǒng)高速行車的紀(jì)錄。2007年4月3日，TGV以574. 8公里的時(shí)速創(chuàng)造了輪軌列車的最快紀(jì)錄。同時(shí)，TGV也是世界上定期輪軌客運(yùn)列車中平均速度最快的。 1.3 德國ICE高速動(dòng)車組的發(fā)展及應(yīng)用 早在

13、1970年，原聯(lián)邦德國政府技術(shù)研究部就開始組織對(duì)未來長途運(yùn)輸系統(tǒng)新技術(shù)的研究。在發(fā)展高速鐵路采用磁懸浮技術(shù)還是輪軌技術(shù)的問題上，德國經(jīng)過了曠日持久的討論，由于聯(lián)邦鐵路在市場(chǎng)競(jìng)爭中虧損越來越大，而法國TGV高速動(dòng)車組的成功運(yùn)營也刺激著素以高技術(shù)著稱的德國，故原聯(lián)邦德國政府加快了發(fā)展高速鐵路的步伐。 1982年5月13日，原聯(lián)邦德國鐵路成立董事會(huì)，決定修建高速鐵路，并一于1982年7月動(dòng)土。1982年8月，聯(lián)邦鐵路投資1200萬馬克，研制ICE(Inter City Express)試驗(yàn)型城際快車。1985年，2動(dòng)3拖的ICE/V試驗(yàn)型高速電動(dòng)車組試制成功，同年，其最高試驗(yàn)速度達(dá)到317

14、km/h. 1988年5月，ICE/V型試驗(yàn)列車在漢諾威—維爾茨堡間創(chuàng)造了406 km/h的當(dāng)時(shí)高速動(dòng)車組速度紀(jì)錄。 在ICE/V的基礎(chǔ)上，1985年12月聯(lián)邦鐵路確定了ICE設(shè)計(jì)任務(wù)書，1986年開始試制ICE1型高速動(dòng)車組，1990年7月試制完成并一于1991年6月2日以280 km/h的速度正式投入運(yùn)行。 1991年民主德國、聯(lián)邦德國統(tǒng)一后，德國政府決定修建柏林—漢諾威的高速鐵路，同時(shí)開始了第二代ICE高速動(dòng)車組—ICE2的開發(fā)。1996年，該型動(dòng)車組投入運(yùn)用。 德國鐵路于1995年開貽動(dòng)工修建科隆—法蘭克福的高速鐵路，由于該線路最高運(yùn)行速度提高到300km

15、/h，線路最大坡度達(dá)到4%,既有的ICE1、ICE2型列車已經(jīng)不能滿足運(yùn)行需要。為此，德國鐵路于1994年向工業(yè)界訂購了50列ICE3型動(dòng)力分散電動(dòng)車組。1997年，ICE3型電動(dòng)車組投入運(yùn)行。 為了使ICE能于未來推廣至整個(gè)歐洲，ICE列車班號(hào)已被簡化。ICE-1, 2都是推拉形式的傳統(tǒng)火車系統(tǒng)。為乎合UIC新的標(biāo)準(zhǔn)，新型ICE-403(德國內(nèi)的I CE3及406 (適合多國電壓的ICE-3M)采用動(dòng)力分布式的設(shè)計(jì)。ICE-3所有的列車型號(hào)全歸類為Siemens Velaro. Siemens Velaro列車的動(dòng)力被分散在列車各輪上，令各車卡推進(jìn)力量相同。在相同的能源輸入下，大大提升列車

16、的穩(wěn)定性、動(dòng)力效能與行駛斜度。與ICE-2一樣，ICE-3也可以兩組列車聯(lián)掛運(yùn)行，或在中途站分體后行走兩條不同路線。ICE-3及ICE-3M是德國國鐵最高速的鐵路列車，在科隆至法蘭克福，及因戈?duì)柺┧刂良~倫堡高速線路上ICE-3都可以高于時(shí)速300公里行走。 1.4 其他國家 除了上而所說的日本、法國和德國擁有高速鐵躋以外，由于高速鐵路具有的良好的經(jīng)濟(jì)促進(jìn)作用，世界各國都紛紛研究高速鐵路技術(shù)，先后發(fā)展了一系列的高速動(dòng)車組，例如西班牙、意大利、瑞典、韓國、比利時(shí)、荷蘭、英國和關(guān)國等等。其中主要的有意大利、瑞典和西班牙三個(gè)國家，他們各自的高速動(dòng)車組均具有各自的特色。 1.4.1意大利

17、 意大利鐵路早在20世紀(jì)50年代的Settebella電動(dòng)車組上就獲得了最高速度達(dá)200km/h的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在20一世紀(jì)80年代初計(jì)劃建設(shè)高速鐵路網(wǎng)的同時(shí)著手研制高速動(dòng)車組。 1989年春，ETRX500型試驗(yàn)列車在羅馬—佛羅倫薩試驗(yàn)時(shí)速度達(dá)到316 km/h.隨后，意大利又開發(fā)了“預(yù)生產(chǎn)型”ETRY500列車，經(jīng)試驗(yàn)后一于1991年投入運(yùn)行。隨后，正式生產(chǎn)的CTR500試驗(yàn)列車于1995年開始供貨并投入運(yùn)用。 同時(shí)，由于，意大利鐵躋曲線多，為適應(yīng)這些線路還開發(fā)了車體可傾擺式列車Yendolinoo Fiat公司在1967年就開始對(duì)擺式車體的理論和系統(tǒng)進(jìn)行研究，1974年試制成第

18、一代擺式動(dòng)車織ETR401,并一于l976年開始試用。鑒于ETR401往運(yùn)用中的良好效果，隨后，第二代ETR450，第三代ETR460, ETR4'l0, ETR480擺式列車相繼研制成功井投入運(yùn)用?，F(xiàn)時(shí)這款列車除意大利外，在西班牙、葡萄牙、斯洛文尼亞、芬蘭、捷克、英國、瑞士及中國也可找到其蹤影，當(dāng)中中國版本被稱為CRH5，但不設(shè)擺式功能。 1.4.2 瑞典 和意大利一樣，瑞典鐵路的線路狀況也不十分理想，因此，瑞典鐵路主要通過采用擺式列車實(shí)現(xiàn)高速化。瑞典鐵路的主要特點(diǎn)是彎道多、曲線半徑小。鑒于其鐵路線路現(xiàn)狀，瑞典國營鐵路（SJ)和ABB公司經(jīng)過多年的研究實(shí)驗(yàn)，研制成功了X2000型擺式列車

19、，并于1990年投入運(yùn)用。此后，瑞典還研制了XG, KC1.等型號(hào)的擺式列車。 1994年4月，瑞典國鐵與中國鐵道部決定合作研究利用X2000動(dòng)車組在中國既有線路實(shí)施提速的可能性。經(jīng)過研究與談判，1996年雙方?jīng)Q定瑞典ADtranz公司為中國制造一列X2000動(dòng)車組。1998年1月15日，列車運(yùn)抵大津新港，隨即被送至中國鐵道科學(xué)研究院環(huán)行線進(jìn)行系統(tǒng)性能實(shí)驗(yàn)，同年8月在廣深線完成安全評(píng)估試驗(yàn)，并于1998年8月28日正式在廣深線投入運(yùn)用。 1.4.3 西班牙 西班牙在馬德里—塞維利亞的高速鐵路主要采用AVE (Alfa Velocidad Espanola）動(dòng)車組和由5252型電力

20、機(jī)車牽引的Talgo擺式列車進(jìn)行商業(yè)化運(yùn)行。其AVE功車組主要是從德、法兩國購置的。 二次世界大.錢后，西班牙開始著手研制Talgo列車，1950年，由美國車輛及鑄造公司制造的Talgfl列車投入運(yùn)行，在此基礎(chǔ)上，又先后研制了TalgoII Talgolll,Talgo-Pendular等列車。1998年4月，西班牙鐵路與德國ADtran2, Siemen。及四班牙Talgo公司簽訂了合同，研究開發(fā)Talgo350擺式列車，樣車于2000年底研制完成，并于2001年2月24日達(dá)到359 km/ h的最高試驗(yàn)速度 1.4.4 我國高速鐵路的發(fā)展 適合高速鐵路的生存環(huán)境其實(shí)只

21、要兩條基本原則：第一是人口稠密和城市密集，而且生活水準(zhǔn)較高，能承受高速鐵路比較昂貴的票價(jià)和多點(diǎn)?？?；第二是較高的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和科技基礎(chǔ)，能夠保證高速鐵路的施工、運(yùn)行和維修需求。隨著城市化進(jìn)程的加快和物質(zhì)文化水平的提高，人際間的交流將越來越頻繁，這些預(yù)示著客運(yùn)需求潛力很大。我國高速鐵路建設(shè)處在起步階段，2004年鐵道部根據(jù)國務(wù)院“引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)聯(lián)合設(shè)計(jì)生產(chǎn)，打造中國品牌”的指導(dǎo)方針，通過引進(jìn)國外高速鐵路先進(jìn)技術(shù)立足國內(nèi)、自主創(chuàng)新，已取得了實(shí)質(zhì)效果。2008年8月1日，在京津高速線上開行350km/h的高速動(dòng)車組拉開了我國300km/h以上高速列車的發(fā)展序幕，所用動(dòng)車組是通過再創(chuàng)新，把250km/h的

22、動(dòng)車組提升到了350km/h,這一階段為再創(chuàng)新階段；目前全長1300多公里的京滬高速鐵路正在試運(yùn)行階段，于11年六月開通運(yùn)行所采用的動(dòng)車組是京津高速所用的兩個(gè)動(dòng)車組平臺(tái)，通過自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)速度380km/h，持續(xù)運(yùn)行速度300km/h。 1.5 結(jié)束語 世界高速鐵路的發(fā)展方興未艾。在歐洲根據(jù)規(guī)劃，2020年將形成一個(gè)新建高速鐵路10000公里和改建既有線15000公里的遍及全歐的高速鐵路網(wǎng)。美國加利福尼亞州和佛羅里達(dá)州均將建造高速鐵路。技術(shù)發(fā)展的主要方向?yàn)?一是提高線路質(zhì)量，采用無碴軌道，長期保持線路的穩(wěn)定性和幾何尺寸的持久性，降低維修成本;二是高速列車正向360-400km/h邁進(jìn)

23、，擺式列車、雙層客車也有所發(fā)展:三是高速列車(時(shí)速在250公里以上者)采用動(dòng)力分散型是大勢(shì)所趨;四是降低軸荷重已引起許多國家的重視，日本500系、700系的軸荷重分別為10. 8t和11.2t, ICE3為12. 5t;五是復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)也在發(fā)展。此外，與高速鐵路配套的安全保障措施列車運(yùn)行控制系統(tǒng)正在積極研發(fā)中，主要是基于無線通信、衛(wèi)星定位和智能化的自動(dòng)控制技術(shù)相整合的綜合系統(tǒng)是今后的發(fā)展主流，歐洲己制訂了ETCS標(biāo)準(zhǔn)。我國己開始修建客運(yùn)專線，向早期建設(shè)高速鐵路的國家汲取先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和失敗教訓(xùn)，將大大有助于我國高速鐵路的穩(wěn)步發(fā)展。 2

24、 轉(zhuǎn)向架總體設(shè)計(jì) 2.1 轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 動(dòng)車組車轉(zhuǎn)向架是動(dòng)車組車的重要部件之一，它用來傳遞各種載荷，并利用輪軌間的粘著保證牽引力的產(chǎn)生，轉(zhuǎn)向架構(gòu)架性能的好壞，直接影響列車的牽引能力、運(yùn)行品質(zhì)、輪軌的磨耗和列車的安全。特別是即車向高速、重載方向發(fā)展，對(duì)轉(zhuǎn)向架的要求就更高了。根據(jù)現(xiàn)代動(dòng)車組的發(fā)展趨勢(shì)，轉(zhuǎn)向架應(yīng)具有的技術(shù)要求是： (1).保證最佳的粘著條件保證最佳的粘著條件，軸重轉(zhuǎn)移盡量小，以滿足提高動(dòng)車組車牽引力的要求（一般要求粘著重量利用率不低于90%） (2).良好的動(dòng)力學(xué)性能在直線或曲線區(qū)段運(yùn)行時(shí)，具有良好的動(dòng)力學(xué)性能，盡可能減小對(duì)線路的動(dòng)作用力和減小軌道及車輪的盈利與磨耗。因此，

25、對(duì)動(dòng)車組的簧下重量有不同的要求。二系懸掛采用空氣彈簧，并增大彈簧裝置的靜撓度，以適應(yīng)高速運(yùn)行的需要。 (3).自重輕，工藝簡易轉(zhuǎn)向架構(gòu)架在滿足強(qiáng)度和剛度的前提下，盡可能的減輕自重，制造工藝簡單，各梁之間不允許用螺栓連接。 (4).良好的可接近性要求轉(zhuǎn)向架各部分具有良好的可接近性，在保證運(yùn)用可靠的前提下，結(jié)構(gòu)簡單，采用無磨耗及不需維修的結(jié)構(gòu)形式，以減少維修工作量及延長兩次維修間的走行公里數(shù)。 (5).零部件材質(zhì)統(tǒng)一設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向架時(shí)，要求各零部件結(jié)構(gòu)和材質(zhì)盡可能統(tǒng)一化。 2.2 高速轉(zhuǎn)向架技術(shù) 盡管高速轉(zhuǎn)向架的形式多種多樣，但隨著列車速度的進(jìn)一步提高，高速轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)形式逐步趨于類同，它們的主

26、要特點(diǎn)是：無搖枕、空氣彈簧懸掛，有回轉(zhuǎn)阻尼、加裝彈性定位等。 2.2.1構(gòu)架 它是安裝各種零部件的載體，承受和傳遞垂向力、水平力和扭矩等。 2.2.2輪對(duì) 輪對(duì)是轉(zhuǎn)向架的關(guān)鍵件之一，列車的大部分載荷通過它傳遞給鋼軌，牽引電機(jī)所產(chǎn)生的扭矩也是通過它傳至鋼軌產(chǎn)生牽引力。列車運(yùn)行時(shí)，它還承受鋼軌接頭、道岔、曲線通過和線路不平順時(shí)的垂向和橫向作用力。輪對(duì)直接向鋼軌傳遞列車重量的動(dòng)作用力，通過輪對(duì)的回轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)列車在鋼軌上的運(yùn)行。有些轉(zhuǎn)向架的制動(dòng)力也通過輪對(duì)實(shí)現(xiàn)?；A(chǔ)制動(dòng)裝置是使運(yùn)行中的機(jī)車減速和停車。停放中的機(jī)車不發(fā)生溜逸的部件，采用輪盤制動(dòng)方式。每個(gè)車輪安裝有一套獨(dú)立的單元制動(dòng)器

27、，車輪輻板上裝有制動(dòng)盤，單元制動(dòng)器上的閘瓦在壓力的作用下與制動(dòng)盤摩擦，進(jìn)而將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，達(dá)到減速停車的目的。 2.2.3彈簧懸掛裝置 它是用來保證一定的軸重分配、緩和輪軌沖擊作用，是保證車輛運(yùn)行平穩(wěn)性等動(dòng)力學(xué)性能的重要裝置。一系懸掛采用螺旋彈簧、減振墊和垂向減振器，垂向承擔(dān)車體及轉(zhuǎn)向架重量及垂向動(dòng)力作用，橫向承擔(dān)輪對(duì)相對(duì)于轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的橫向力。衰減一系簧下振動(dòng)對(duì)構(gòu)架和車體的沖擊。二系懸掛是由空氣彈簧和各種減振器組成。垂向承擔(dān)車體重量以及車體與轉(zhuǎn)向架之間的垂向動(dòng)力作用，橫向則承擔(dān)風(fēng)力、離心力及車體與轉(zhuǎn)向架的橫向作用力。衰減二系彈簧下振動(dòng)對(duì)車體的沖擊和蛇形運(yùn)動(dòng)。 2.2.4牽引裝置

28、 它是車體與轉(zhuǎn)向架的連接裝置，用以傳遞車體與轉(zhuǎn)向架之間的水平力等，同時(shí)保證車體與轉(zhuǎn)向架之間回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 2.2.5軸箱定位裝置 它是聯(lián)系構(gòu)架和輪對(duì)的活動(dòng)“關(guān)節(jié)”，除了保證輪對(duì)能自由回轉(zhuǎn)外，還能在構(gòu)架與軸箱之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)由它傳遞縱向力和橫向力，并實(shí)現(xiàn)彈性定位作用。目前，高速轉(zhuǎn)向架的軸箱定位裝置有單（雙）拉板式、拉桿式、轉(zhuǎn)臂式以及采用橡膠彈簧等多種結(jié)構(gòu)形式。 圖2.1日本IS式（單拉板式）軸箱定位裝置 圖2.2法國TGV轉(zhuǎn)向架的軸箱定位裝置 2.2.6回轉(zhuǎn)阻尼裝置 回轉(zhuǎn)阻尼也是抑制高速轉(zhuǎn)向架蛇行運(yùn)動(dòng)的一個(gè)有效措施，一般采用以下兩種

29、裝置：旁承支重結(jié)構(gòu)和抗蛇行減振器。全旁承支重結(jié)構(gòu)由搖枕上的旁承裝置承受全部載荷，當(dāng)轉(zhuǎn)向架相對(duì)車體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，上下旁承之間由摩擦力形成的摩擦力矩阻止轉(zhuǎn)向架相對(duì)車體轉(zhuǎn)動(dòng)，以提供足夠的回轉(zhuǎn)阻尼。旁承支重具有結(jié)構(gòu)簡單，可減輕車體搖枕梁和搖枕重量等優(yōu)點(diǎn)，但需選擇適當(dāng)?shù)哪Σ粮辈馁|(zhì)。 車體與構(gòu)架之間（或搖枕與構(gòu)架之間）安裝抗蛇行減振器，也可提供足夠的回轉(zhuǎn)阻尼，有效地抑制轉(zhuǎn)向架的蛇行運(yùn)動(dòng)。例如，MD52型轉(zhuǎn)向架在采用磨耗形踏面的情況下，速度只能達(dá)到160km/h，而裝用抗蛇行減振器后，速度可提高到250km/h。因此，在日、法的200km/h以上轉(zhuǎn)向架上都安裝有抗蛇行減振器。 2.2.7抗側(cè)滾裝置

30、為了使高速客車具有良好的垂直振動(dòng)性能，車體懸掛裝置的總靜撓度至少需要200mm以上，其中80％左右分配在中央彈簧上。而在垂向懸掛比較柔軟的情況下，為防止通過曲線時(shí)車體的側(cè)滾角過大，一般在高速轉(zhuǎn)向架上設(shè)置抗側(cè)滾扭桿。此外，加大中央彈簧的橫向間距也可以起到同樣的作用，如MD52－350型將中央彈簧的橫向間距加大到2500－2600mm，取消了抗側(cè)滾扭桿裝置。 2.2.8主動(dòng)和半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)的開發(fā) 應(yīng)用主動(dòng)或半主動(dòng)控制方法來控制車輛系統(tǒng)的振動(dòng)、車體傾斜、曲線通過以及輪對(duì)位置等等，就可用更經(jīng)濟(jì)的手段實(shí)現(xiàn)高的速度，或達(dá)到更好的運(yùn)行性能。這是新一代轉(zhuǎn)向架發(fā)展的主要特點(diǎn)之一。如SGP400型在回

31、轉(zhuǎn)阻尼系統(tǒng)、中央懸掛的橫向彈性系統(tǒng)以及輪對(duì)導(dǎo)向系統(tǒng)等三方面，應(yīng)用主動(dòng)或半主動(dòng)控制系統(tǒng)。 2.2.9高速運(yùn)行的穩(wěn)定性 在設(shè)計(jì)制造高速轉(zhuǎn)向架時(shí)，必須解決其高速運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性、平穩(wěn)性和良好的曲線通過性能等關(guān)鍵技術(shù)問題，以保證高速列車安全行駛、乘坐舒適、減少維修。平穩(wěn)性是列車在規(guī)定的線路條件下、在設(shè)計(jì)最高速度范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí)，設(shè)備能平穩(wěn)工作、乘客感到舒適的基本性能。乘客舒適度是反映乘客在旅途中疲勞程度的綜合性生理指標(biāo)。影響舒適度的因素很多，如車內(nèi)設(shè)備、通風(fēng)、照明、溫度、濕度、噪聲、瞭望和振動(dòng)等等。不過，其中振動(dòng)是車輛整個(gè)運(yùn)行中始終存在的、一直起作用的主要因素。理論分析和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，車輛的垂向

32、和橫向運(yùn)行平穩(wěn)性隨速度提高而下降。通常用平穩(wěn)性指數(shù)W（Sperling方法的評(píng)價(jià)計(jì)算值）來表示。它反映了力的變化率引起的沖動(dòng)和振動(dòng)時(shí)的動(dòng)能大小對(duì)舒適度的影響。 圖2.3 蛇形運(yùn)動(dòng) 平穩(wěn)性指數(shù)W： 式2.1 輪對(duì)蛇行運(yùn)動(dòng)曲線為： 式2.2 其中是輪對(duì)蛇形運(yùn)動(dòng)的角頻率

33、 式2.3 V為車輛運(yùn)動(dòng)的速度 當(dāng)鐵道車輛在某一速度以下運(yùn)行時(shí)，即使有一定的線路擾動(dòng)使車輛在橫向偏離線路中心位置，但擾動(dòng)消失后，車輛的橫向振動(dòng)會(huì)逐漸衰弱，最后回到線路中間位置，因此車輛運(yùn)動(dòng)是穩(wěn)定的。 而當(dāng)車輛在某一速度以上運(yùn)行時(shí)，蛇行運(yùn)動(dòng)的振幅將會(huì)越來越大，直至車輪輪緣碰撞鋼軌，損傷車輛及線路，甚至造成車輛脫軌、傾覆等行車安全事故。這時(shí)列車運(yùn)行是不穩(wěn)定的，這一速度稱為蛇行穩(wěn)定性臨界速度，簡稱臨界速度。 國外高速轉(zhuǎn)向架的試驗(yàn)研究證明，當(dāng)車輛的運(yùn)行速度超過200km/h時(shí)，有可能出現(xiàn)這種不穩(wěn)定的蛇行運(yùn)動(dòng)。 高速列車必須保證在其臨界速度以下運(yùn)行，以使其

34、運(yùn)行穩(wěn)定、安全。 通過改變轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)、優(yōu)化參數(shù)使其具有較高的臨界速度，是研制高速轉(zhuǎn)向架需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題，也是高速轉(zhuǎn)向架有別于一般轉(zhuǎn)向架的主要特點(diǎn)。 2.2.10 高速通過曲線的性能 高速客車通過曲線時(shí)，將產(chǎn)生過大的側(cè)壓力,會(huì)造成輪、軌的劇烈磨損，還易引起脫軌、傾覆等安全事故。 要合理地兼顧車輛的曲線通過性能與抗蛇行運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性要求。此外，還需要控制噪聲，減少自重，尤其是減輕簧下質(zhì)量等。 3 基于Solidworks的轉(zhuǎn)向架三維實(shí)體設(shè)計(jì) 3.1三維造型軟件 Solidworks 軟件簡介 Solidworks公司

35、是達(dá)索系統(tǒng)（Dassault Systemes S.A）下的一個(gè)子公司，專門負(fù)責(zé)研發(fā)與銷售機(jī)械設(shè)計(jì)軟件的視窗產(chǎn)品。達(dá)索公司是負(fù)責(zé)系統(tǒng)性的軟件供應(yīng)，并為制造廠商提供具有Internet整合能力的支援服務(wù)。該集團(tuán)提供涵蓋整個(gè)產(chǎn)品 生命周期的系統(tǒng)，包括設(shè)計(jì)、工程、制造和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等各個(gè)領(lǐng)域中的最佳軟件系統(tǒng)。 Solidworks三維軟件是 Solidworks公司在1995年推出的一款三維CAD軟件。進(jìn)入21世紀(jì)后，Solidworks公司經(jīng)過不斷的創(chuàng)新、與時(shí)俱進(jìn)，幾乎每年都有新的版本推出。該產(chǎn)品得到了很多用戶的認(rèn)可。 目前，Solidworks 已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)平臺(tái)上的主流三維設(shè)計(jì)軟

36、件。其最大特點(diǎn)：參數(shù)化設(shè)計(jì)也給設(shè)計(jì)工作者帶來了很大的便利。 3.2轉(zhuǎn)向架的三維模型建立 本課題采用Solidworks2011為設(shè)計(jì)平臺(tái)，采取自底而上(Down-Top)的建模方式。先對(duì)轉(zhuǎn)向架整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，明確每個(gè)子裝配和子裝配下的零件，然后對(duì)每個(gè)零件進(jìn)行實(shí)體建模，再完成子裝配部件的裝配，最后把每個(gè)部件組裝。這樣的建模思路明確，容易分工合作，提高了設(shè)計(jì)的效率。 3.2.1特征的概述 現(xiàn)代的三維CAD軟件中，立體建模方式都是采用“特征”（Feature）建模法。所謂特征，指的是反映產(chǎn)品零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的、可按一定原則加以分類的產(chǎn)品描述信息。三維零件的設(shè)計(jì)中，在對(duì)結(jié)構(gòu)和形狀較為復(fù)雜的產(chǎn)品進(jìn)

37、行建模時(shí)，首先是分解特征，將模型分為主要特征和若干添加特征，我們往往把產(chǎn)品模型最主要的部分看作為基本特征，完成整個(gè)產(chǎn)品的基本特征后，在基本特征上完成其他的添加特征，通過特征之間的布爾運(yùn)算，逐步得到完整的產(chǎn)品模型。 三維造型實(shí)體是由一個(gè)一個(gè)特征逐步構(gòu)成的，特征是構(gòu)成三維模型的基本要素。常用的特征有：拉伸、切除、旋轉(zhuǎn)、掃描、放樣等。 基于特征的三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)方法的優(yōu)點(diǎn)： (1) 零件圖和裝配圖都是三維立體圖形，渲染著色后就像看到了制造出的真實(shí)產(chǎn)品。 (2)發(fā)現(xiàn)不合理可隨時(shí)修改，尺寸不合適，更改尺寸對(duì)參數(shù)化系統(tǒng)非常簡單。 (3)可以自動(dòng)生成二維圖紙。零件和裝配模型設(shè)計(jì)好后自動(dòng)生成二維圖紙

38、空間。省時(shí)省力，準(zhǔn)確表達(dá)三視圖。 (4)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)全相關(guān)性。工程圖尺寸的修改，對(duì)應(yīng)的實(shí)體模型將隨之發(fā)生變化。反之，三維模型改變，工程圖都會(huì)隨之發(fā)生改變。 (5)可自動(dòng)計(jì)算零件的物理特性。如重量、重心、主慣性軸、慣性矩。免去了設(shè)計(jì)人員許多計(jì)算時(shí)間。 3.2.2零件的三維造型與裝配 （1）零件的三維造型 轉(zhuǎn)向架由多個(gè)子裝配部件組成，所用零件很多，而且還包括了一些標(biāo)準(zhǔn)零件和非標(biāo)準(zhǔn)零件等，對(duì)不同的零件，建模方法也異同。如側(cè)擋模型中，孔比較多，也為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，只能采用分組建模的方法，每個(gè)特征完成一組孔的建模；對(duì)于具有旋轉(zhuǎn)中心的零部件，如輪對(duì)中的車輪和橫梁零件，建好的車輪模型，可以通過建立

39、輔助基準(zhǔn)軸，通過旋轉(zhuǎn)命令來完成零件主要特征的建模，再在主要特征的基礎(chǔ)上完成輔助特征的建模；而對(duì)那些具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)的零部件，可以先構(gòu)建出零件的一半，然后通過鏡象命令選擇好對(duì)稱基準(zhǔn)來完成模型的建立。 對(duì)于轉(zhuǎn)向架中所運(yùn)用到的螺母、軸承、高強(qiáng)度螺栓等標(biāo)準(zhǔn)件均可在Solidworks的標(biāo)準(zhǔn)件庫(toolbox)中直接調(diào)用。首先在Solidworks中的工具選項(xiàng)中選擇插件欄，同時(shí)勾選Solidworks toolbox 欄。然后點(diǎn)擊主界面右邊的設(shè)計(jì)庫，就可以看到標(biāo)準(zhǔn)件庫(toolbox)的菜單。如果找不到標(biāo)準(zhǔn)件庫的插件，還要另外安裝。 在標(biāo)準(zhǔn)件庫(toolbox)插件中含有很多國家不同的

40、標(biāo)準(zhǔn)件，例如中國國標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)件有：螺母、螺栓和螺釘、O型環(huán)、鉚釘和焊釘、銷和鍵、軸承墊圈和擋圈、結(jié)構(gòu)件之類，從而省去了很多標(biāo)準(zhǔn)件建模的時(shí)間。只須調(diào)出相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件，然后對(duì)其型號(hào)輸入就可以生成我們所需要的零件，大大的節(jié)約了設(shè)計(jì)的時(shí)間。 （2）裝配模型的建立 任何一臺(tái)設(shè)備都是有許多零件和部件組成的。零件由毛坯加工成成品后，要按照一定的技術(shù)要求進(jìn)行裝配，將若干零件裝配起來成為組件、部件，再進(jìn)一步裝配，最終獲得所需的產(chǎn)品。由各個(gè)零件組裝成整臺(tái)設(shè)備的過程稱為裝配。一般來講，總裝配由多級(jí)的子裝配組成。在Solidworks系統(tǒng)里，是通過配對(duì)條件來表達(dá)產(chǎn)品的配合關(guān)系，配對(duì)描述的是如何按照預(yù)定的兩個(gè)

41、零件的約束關(guān)系，將一個(gè)零件通過配合放置在另外一個(gè)零件上，其中一個(gè)零件叫做參考零件，另一個(gè)叫做配對(duì)零件。在裝配設(shè)計(jì)中，約束是指零件之間相對(duì)位置的限制條件，具體包括了點(diǎn)約束，直線約束和平面約束等幾大類，各種約束的所限制的自由度不一樣。Solidworks支持的配合關(guān)系有：重合、平行、同心等。零件的裝配關(guān)系可以在特征管理器上顯示，方便了對(duì)裝配關(guān)系的管理。 3.3.3裝配干涉檢查 干涉檢驗(yàn)是可裝配性檢查的重要手段。本課題就使用三維設(shè)計(jì)軟件 Solidworks提供的裝配體干涉檢查的功能。干涉檢查能檢測(cè)裝配體零件之間是否存在干涉，并能精確地給出相關(guān)的干涉參數(shù)，這對(duì)減少零件的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤有很大的幫助。除了

42、用軟件檢查的方法，就只能靠用戶的經(jīng)驗(yàn)來判斷裝配的可行性。 3.4 本章小結(jié) 本章介紹了 CAD 技術(shù)的概念及其優(yōu)勢(shì)，相對(duì)傳統(tǒng)的二維 CAD 設(shè)計(jì)，三維設(shè)計(jì)的直觀可見、參數(shù)化驅(qū)動(dòng)使設(shè)計(jì)者的工作效率大大提高。本課題用三維造型軟件 Solidworks 對(duì)轉(zhuǎn)向架進(jìn)行三維實(shí)體建模，并對(duì)模型進(jìn)行干涉檢查，以確保模型的正確性。隨后用工程圖模塊對(duì)轉(zhuǎn)向架的工程圖進(jìn)行繪制。 4 構(gòu)架 轉(zhuǎn)向架構(gòu)架是轉(zhuǎn)向架的骨架，用以連接轉(zhuǎn)向架各組成部分和傳遞各方向的力，并用來保持車軸在轉(zhuǎn)向架內(nèi)的位置（

43、如車軸相互平行并垂直于構(gòu)架縱線軸）它一般由左、右兩側(cè)梁和一個(gè)或幾個(gè)橫梁組成。 圖4.1動(dòng)力轉(zhuǎn)向架 表4.1 動(dòng)力轉(zhuǎn)向架 1電動(dòng)輪對(duì) 10動(dòng)車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架 2一系懸掛裝置 11輪盤制動(dòng) 3軸箱定位裝置 12牽引桿 4橫向終點(diǎn)止動(dòng)裝置 13牽引電動(dòng)機(jī) 5二系懸掛裝置 14牽引電動(dòng)機(jī)通風(fēng)裝置 6橫向懸掛裝置 15Trainguard天線 7抗蛇行減振器 16GFX-3A型接收器 8空氣彈簧連桿 17輪緣潤滑裝置 9扭桿 18撒砂和掃石器 CRH

44、3高速列車為電動(dòng)車組（EMU），由8節(jié)獨(dú)立的客車組成。列車采用二軸兩系空氣彈簧轉(zhuǎn)向架。該項(xiàng)目使用的轉(zhuǎn)向架以SF500轉(zhuǎn)向架為基礎(chǔ)，在SF500轉(zhuǎn)向架的基礎(chǔ)之上，為適應(yīng)中國CRH3項(xiàng)目寬車體的要求，作了適當(dāng)改進(jìn)。通過對(duì)每種車輛轉(zhuǎn)向架各部件重量和中心的調(diào)整，以及懸掛彈簧參數(shù)的調(diào)整使其運(yùn)行質(zhì)得到優(yōu)化。CRH3高速列車轉(zhuǎn)向架分動(dòng)力轉(zhuǎn)向架和非動(dòng)力轉(zhuǎn)向架。兩種轉(zhuǎn)向架采用基本一致的結(jié)構(gòu)型式。構(gòu)架為H型焊接構(gòu)架；圓柱滾子軸承單元，軸徑130mm；轉(zhuǎn)臂軸箱定位，一系懸掛是螺旋彈簧加垂向減振器；二系懸掛為帶有輔助橡膠堆的空氣彈簧直接支撐車體；在車體和轉(zhuǎn)向架之間裝有主動(dòng)控制的抗蛇行減振器；采用Z型拉桿牽引裝置；轉(zhuǎn)向

45、架的輪徑為920mm；固定軸距為2500mm。由于特定的優(yōu)化，動(dòng)力轉(zhuǎn)向架和拖車轉(zhuǎn)向架不可互換。 4.1 轉(zhuǎn)向架構(gòu)架 轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的設(shè)計(jì)是雙H字結(jié)構(gòu)，包括兩個(gè)焊接在一起的箱型截面?zhèn)攘?，通過兩個(gè)管狀橫梁相互連接。構(gòu)架為H型輕量化低合金高強(qiáng)度鋼板焊接結(jié)構(gòu)，主要由2根側(cè)梁和2根橫梁組成。 圖4.2構(gòu)架 構(gòu)架側(cè)梁上焊有制動(dòng)缸安裝座、軸箱彈簧定位座等，橫梁上焊有牽引電機(jī)吊座、齒輪箱吊桿座、牽引拉桿座和橫向緩沖器座等。所有關(guān)鍵安裝座的位置精度均通過對(duì)轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的整體加工獲得

46、。 構(gòu)架的材料以鋼板S355J2G3WC和S355J2G3C為主。強(qiáng)度依據(jù)UIC 515-4和615-4標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，可承受的應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)DIN 15018。評(píng)估工作在試驗(yàn)臺(tái)上驗(yàn)證。由于設(shè)備不同，拖車轉(zhuǎn)向沒有牽引電機(jī)架安裝座和齒輪裝置扭力桿。拖車轉(zhuǎn)向架安設(shè)制動(dòng)盤座。因此，拖車和動(dòng)力轉(zhuǎn)向架構(gòu)架不能互換。 表4.2 動(dòng)力轉(zhuǎn)向架技術(shù)參數(shù) 軸列式 B0 二系縱向力傳遞方式 枕梁 軌距[mm] 1435 最小曲線半徑[m]連掛時(shí) 低速時(shí)：250 最高運(yùn)行速度[km/h] 300 最小曲線半徑[m]單車調(diào)車 步行速度時(shí)：150 最高試驗(yàn)速度[

47、km/h] 330 S形曲線 180m+10m過渡+180m 固定軸距[mm] 2500 運(yùn)營服務(wù)時(shí)一次性演示最高速度[km/h] 350 車輪直徑[mm] 920/830 轉(zhuǎn)向架距軌面高度[mm]新輪、空氣彈簧充風(fēng) 1010(搖枕上邊緣） 最大靜軸重（變形載荷）[t] 174(最大17.68t) 傳動(dòng) 軸裝式平行軸傳動(dòng) 未平衡離心加速度[m/s2] 0.79 持續(xù)軸功率[kw] 約560 轉(zhuǎn)向架質(zhì)量，包括搖枕及其零部件 10.000[kg] 機(jī)械制動(dòng) 輪盤制動(dòng) 一系懸掛 螺旋圓柱鋼彈簧 停放制動(dòng) -

48、二系懸掛 空氣彈簧 4.1.1 側(cè)梁 側(cè)梁不僅僅是向輪對(duì)傳遞垂向力、縱向力和橫向力，還用來規(guī)定輪對(duì)的位置。側(cè)梁上蓋板、下蓋板和立板的厚度分別為12mm、14 mm、10 mm,側(cè)梁內(nèi)部設(shè)有多塊厚度為8 mrn的筋板。 圖4.3側(cè)梁 4.1.2 橫梁 橫梁用來保證構(gòu)架在水平面內(nèi)的剛度，保持個(gè)軸的平行及承托牽引電機(jī)兩端的橫梁又稱端梁。構(gòu)架橫梁采用直徑<180 mm、壁厚14mm的無縫鋼管，可提高構(gòu)架主體結(jié)構(gòu)的可靠性。側(cè)梁與橫梁的連接處和兩橫梁之間設(shè)有縱向加強(qiáng)梁。 圖4.4橫梁 5 輪對(duì)軸箱定位裝置 目前，大多數(shù)動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架

49、結(jié)構(gòu)型式的不同主要體現(xiàn)在軸箱定位方式的差異上。約束輪對(duì)與構(gòu)架之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，稱為軸箱定位裝置。對(duì)軸箱定位裝置的基本要求是：應(yīng)該在縱向和橫向具有適宜的彈性定位剛度，其值是該裝置主要參數(shù)；結(jié)構(gòu)形式應(yīng)能保證良好地實(shí)現(xiàn)彈性定位作用，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單可靠，無磨耗或少磨耗，制造檢修方便，重量輕，成本低等。 適宜的軸箱彈性定位，不僅可以避免車輛在運(yùn)行速度范圍內(nèi)發(fā)生激烈的振動(dòng)，還能保證車輛在曲線上運(yùn)行時(shí)具有良好的導(dǎo)向性能，從而減小輪對(duì)與鋼軌之間的沖擊和側(cè)壓力，減輕車輪輪緣與鋼軌的磨耗，確保車輛運(yùn)行的安全性和平穩(wěn)性。 5.1 輪對(duì) 高速動(dòng)車的車軸上承受的載荷是比較復(fù)雜的，它不僅承受由

50、于車體自重而產(chǎn)生的彎矩，同時(shí)還受很大的扭矩（主要是由牽引電動(dòng)機(jī)經(jīng)傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)時(shí)側(cè)壓力引起的彎、扭矩）軸承、輪心、齒輪壓裝在車軸上引起的組裝應(yīng)力；牽引電機(jī)的動(dòng)、靜載荷；當(dāng)機(jī)車通過曲線時(shí)，外輪的導(dǎo)向力將給車軸一個(gè)相當(dāng)大的附加彎矩；一個(gè)輪對(duì)的一側(cè)車輪相對(duì)于另一端車輪滑動(dòng)時(shí)也將產(chǎn)生附加扭矩。由于主要的應(yīng)力都是交變的，所以車軸的折損通常是疲勞引起的。高速動(dòng)車車軸的裂損多發(fā)生 圖5.1軸 在齒輪和車輪壓裝部位兩側(cè)的圓肩部分：在軸頸圓肩部、輪座外緣部、車軸中央部分發(fā)生疲勞折斷。輪對(duì)的車軸采用高頻淬火, 鏜孔徑60mm, 材質(zhì)為A4T，軸頸直徑φ13

51、0 mm。車軸按疲勞壽命20年設(shè)計(jì)，為減輕重量，車軸為空心設(shè)計(jì)，并進(jìn)行軸的超聲探傷。動(dòng)力和非動(dòng)力轉(zhuǎn)向架的車軸主要在齒輪座和制動(dòng)盤座處不同。拖車轉(zhuǎn)向架車軸有用于安裝制動(dòng)盤的座而無安裝齒輪的座。在設(shè)計(jì)車軸時(shí)，著重考慮避免應(yīng)力集中，在車軸不同直徑的過渡區(qū)大都采用了大圓弧過渡，有些地方還采用液壓加工提高表面質(zhì)量，盡可能的減小車軸的應(yīng)力集中，采用有效的工藝措施提高疲勞強(qiáng)度。 車輪是鐵道車輛用碳素鋼整體碾壓車輪，具有較好的彈性和優(yōu)良的防噪聲性能。車輪直徑φ920 mm、寬度135mm，車輪材質(zhì)為R8T，車輪踏面為1/8磨耗型踏面輪緣高28 mm，最大可能的磨耗半徑為35mm。如要更換車輪，車軸軸

52、承以及 圖5.2車輪 接地刷等要首先移除。使用油壓方法將車輪移出和將新輪裝入。通過簡單工具和輔助裝置來完成。車輪材料的選用將依據(jù)300km/h的運(yùn)行速度和350 km/h的測(cè)試速度而定，即采用R8T 5.2 主從動(dòng)齒輪配合設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)裝置采用直齒傳動(dòng)，傳動(dòng)比為101/21，齒輪模數(shù)為9.0，齒輪中心距564.966mm。齒輪材料選用18CrNiMo7-6，該材料屬于低碳低合金高強(qiáng)度滲碳齒輪鋼，經(jīng)過滲碳、淬火和低溫回火以后，其齒輪表面硬度高，耐磨性好，心部韌性好，抗沖擊具有較高的延伸率，因此用于高速。齒輪油牌號(hào)

53、：Mobil-Mobilube SHC 75W90LS。小齒輪兩端為軸承安裝座，一端加工了端面齒輪，通過與齒輪聯(lián)軸器配合傳遞電機(jī)扭矩。 圖5.3齒輪聯(lián)軸器 5.3 軸箱體 軸箱裝配主要由前后端蓋、軸箱體、吊鉤、軸承單元、壓蓋、轉(zhuǎn)臂、一系彈簧和橡膠減振墊、一系垂向減振器等組成。軸箱裝配采用轉(zhuǎn)臂式定位結(jié)構(gòu)，每一軸箱采用一組單圈螺旋彈簧加橡膠墊，并在端軸軸箱間配置一系垂向減振器，構(gòu)成一系懸掛系統(tǒng)。一系懸掛裝置與轉(zhuǎn)向架構(gòu)架彈性相連，把車體簧上部分的重量傳遞給輪對(duì)，同時(shí)將來自輪

54、對(duì)的牽引力、制動(dòng)力、橫向力等傳遞到構(gòu)架上并減弱來自輪軌的垂向振動(dòng)。轉(zhuǎn)向架中間軸右側(cè)裝有光電速度傳感器。 軸箱由GGG鑄鐵制成，并使用圓錐滾子軸承?？刹徊鹦遁S承更換輪對(duì)。車軸軸承箱為分體設(shè)計(jì)。其下部可分離以便更換輪對(duì)。軸箱前蓋采用鋁合金鑄件AC4CH-T6（JIS H 5202）。軸箱后蓋采用鋁合金板材A5083P-O（JISH 4000）或者鋁合金鍛造材料A5083FD-O（JIS H4051），采用上下分體的結(jié)構(gòu)，用螺栓連接組裝。 圖5.4軸箱體 軸箱定位裝

55、置有多種結(jié)構(gòu)方式，最常見的有： 1. 板彈簧式 也叫做板彈簧德國式，在戰(zhàn)后的德國國鐵中使用，是使用板彈簧的先驅(qū)。轉(zhuǎn)向架框架通過軸彈簧上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，水平支撐板多少也會(huì)產(chǎn)生上下前后晃動(dòng)，所以使用一端可垂直彎曲的垂直彈簧板，將其安裝在側(cè)梁上 。 2. IS式（拉板式的一種） 針對(duì)高速行駛，在0系列新干線之后采用。使用橡膠襯套與側(cè)梁連接，可以使前后、左右具有適當(dāng)?shù)膭傂?。與板彈簧式中的板彈簧相比，可降低彈簧應(yīng)力。 在0系列、100系列及200系列中使用。 3. 拉板式（支撐板式）——SU板彈簧式 將IS方式中一側(cè)的板彈簧移到中心側(cè)，軸箱與轉(zhuǎn)向架側(cè)梁間使用2個(gè)板彈簧固定。可減小轉(zhuǎn)向架的長度。

56、 4. 麥弗遜式 也叫做雙連桿式，使用緩沖橡膠襯套，將軸箱兩側(cè)和側(cè)梁相連接。可縮短轉(zhuǎn)向架長度。 5. 軸箱導(dǎo)框架式 使用軸箱導(dǎo)框架引導(dǎo)軸箱上下運(yùn)動(dòng)，并限制前后左右運(yùn)動(dòng)，保持車輪與轉(zhuǎn)向架框架正確的位置關(guān)系。在與軸箱接觸的位置安裝耐磨樹脂磨耗板。若滑動(dòng)部位磨 損會(huì)產(chǎn)生松動(dòng)，容易發(fā)生輪對(duì)蛇行運(yùn)動(dòng)，可能會(huì)導(dǎo)致車體左右劇烈晃動(dòng)。在普通客車及機(jī)車中廣泛使用。 6. 圓柱導(dǎo)軌式（螺旋彈簧圓筒疊層橡膠并用式） 該方式包括兩種模式，即通過在密封的滑動(dòng)部位注油，使其具有摩擦、磨損對(duì)策和減震效果的濕式，以及在滑動(dòng)部位使用耐磨樹脂，安裝疊層橡膠使其具有適當(dāng)剛性的方式。京急新1000型：使用干式橡膠JR東海

57、700系列、JR九州885 7.拉桿式 為麥弗遜式的變形，軸箱和轉(zhuǎn)向架使用單連桿支撐。與SU板彈簧式相比，它可以減小前后支撐剛性，以及降低曲線橫向和滑動(dòng)所發(fā)出的聲音。 8. 圓錐疊層橡膠式 是使鋼板和橡膠層壓成圓錐狀的方式，按軟剪切方向施加軸彈簧作用，壓縮方向?yàn)橛?。不使用螺旋鋼彈簧，可利用橡膠的衰減力。JR九州817系列 JR西KIHA 126系列 9. 轉(zhuǎn)臂式 其歷史很悠久，現(xiàn)在大部分的客車和新干線均在使用。有的使用疊層橡膠取代橡膠襯套。JR東E231系。東急5000系。西武3000系。京王9000系。JR西500系新干線。近鐵23000系

58、 表5.1軸箱定位方式的比較 5.4 本設(shè)計(jì)軸箱定位裝置也采用轉(zhuǎn)臂式定位 在本論文中軸箱定位裝置為轉(zhuǎn)臂式定位。一系懸掛圓彈簧置于轉(zhuǎn)臂安裝座上，轉(zhuǎn)臂通過橡膠節(jié)點(diǎn)安裝在側(cè)架上。定位轉(zhuǎn)臂是該裝置中的骨架，是輪對(duì)軸箱與構(gòu)架的聯(lián)系紐帶，為減小定位節(jié)點(diǎn)剛度對(duì)一系垂向剛度的附加影響，定位轉(zhuǎn)臂選擇盡可能長一些。 圖5.5CRH3動(dòng)力轉(zhuǎn)向架軸箱定位系統(tǒng) 6 懸掛與制動(dòng) 6.1 中心懸掛 橡膠止擋用于通過其特性限制縱向的位移，由此，加速和減速力的傳遞無沖擊。每個(gè)轉(zhuǎn)向架有兩個(gè)用于

59、安裝橫向液壓減震器的座。 圖6.1橡膠止擋和橫向液壓減震器 中央懸掛裝置采用低橫向剛度、大扭轉(zhuǎn)變形的空氣彈簧直接支承車體的三無結(jié)構(gòu)垂向用可變阻尼節(jié)流閥減振，橫向安裝油壓減振器，還設(shè)有非線性橫向緩沖 止擋和新型抗側(cè)滾扭桿裝置牽引裝置由中心銷、牽引梁和新結(jié)構(gòu)Z形牽引拉桿 組成，牽引點(diǎn)距軌而高度為385 mm。新結(jié)構(gòu)Z形牽引拉桿具有低的橫向及垂向 附加剛度，提高了車輛的橫向及垂向動(dòng)力學(xué)性能，實(shí)現(xiàn)了無磨耗、無間隙牽引。 橡膠止擋用于通過其特性限制縱向的位移，由此，加速和減速力的傳遞無沖擊。每個(gè)轉(zhuǎn)向架有兩個(gè)用于安裝橫向液壓減震器的座。動(dòng)力

60、和拖車轉(zhuǎn)向架的二系懸掛裝置能確保在舒適性、輪軌接觸力和穩(wěn)定性方面的性能。空氣彈簧由氣囊和附加橡膠彈簧組合而成的自由膜型式，適用于水平位移大的無搖枕轉(zhuǎn)向架。 通過調(diào)整水平閥和轉(zhuǎn)向架構(gòu)架之間的控制桿的長度調(diào)整由于輪對(duì)磨損帶來的車輛高度的變化。在每次鏇輪之后需進(jìn)行這樣的調(diào)整。車輛水平閥調(diào)節(jié)車輛垂向位移至死擋高度約± 3mm，此時(shí)空氣流通停止。這避免空氣的過度消耗。在死擋之后，空氣流通增加保證懸掛系統(tǒng)的全功能。來自空氣懸掛設(shè)備的空氣信號(hào)與旅客載荷成比例并被傳送到制動(dòng)控制單元，用作負(fù)載補(bǔ)償。 圖6.2 二系空氣彈簧懸掛裝置圖 1一氣囊2一外筒3-下面板

61、4-橡膠墊5-橡膠堆6一0型圈 圖6.3抗側(cè)滾裝置 為限制車體在過曲線和遇強(qiáng)風(fēng)時(shí)過度傾斜，轉(zhuǎn)向架上裝有抗?jié)L桿?？?jié)L桿由一扭力桿件和兩個(gè)導(dǎo)向桿組成，扭力桿水平與轉(zhuǎn)向架構(gòu)架相連。 圖6.4扭力桿 6.2 牽引裝置 圖6.5牽引裝置 如下圖是典型的高速車輛牽引裝置，其結(jié)構(gòu)是中心銷上端用螺栓同定在車 體枕梁上，下端插在能傳遞縱向力的牽引梁孔中，能夠自由垂向運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)。中央牽引連接桿傳遞車體與轉(zhuǎn)向架間的牽引力及制動(dòng)力，使轉(zhuǎn)向架具有相對(duì)于車體在橫向、垂向、側(cè)滾、點(diǎn)頭等方向的自由度。牽引拉桿距軌面的高度經(jīng)

62、優(yōu)化后，可減少轉(zhuǎn)向架的點(diǎn)頭振動(dòng)，降低牽引和制動(dòng)時(shí)對(duì)輪重轉(zhuǎn)移的影響。牽引拉桿的兩端都裝有彈性橡膠節(jié)點(diǎn)，可以吸收一定的振動(dòng)。牽引裝置主要包含的零部件有:橫向擋組成、中心銷、中心銷套、牽引梁、牽引拉桿、橫向減振器等。各零部件及其功能如下:中心銷的上端通過定位臍和六個(gè)螺栓固定在車體的枕梁中心，下端插入牽引內(nèi)，通過中心銷套將中心銷與牽引梁連接在一起，牽引梁和構(gòu)架之間通過兩個(gè)呈“Z”字型布置的牽引拉桿連接;中心銷套是由內(nèi)外鋼套及橡膠硫化而成，通過擠壓中心銷套，消除中心銷、中心銷套、牽引梁之間的間隙，實(shí)現(xiàn)了無間隙牽引，中心銷套的橡膠變形還可以滿足車體和轉(zhuǎn)向架之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而消除磨耗。 轉(zhuǎn)向架與

63、車體搖枕通過中心銷連接，中心銷鑄鋼制成并通過螺栓與搖枕固定。一帶橡膠混合物彈簧的鑄鐵套插入中心銷底部與其相配。 對(duì)角線布置的帶回彈部件的牽引桿傳遞中心銷套和轉(zhuǎn)向架構(gòu)架之間的牽引和制動(dòng)力。 6.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置 牽引電機(jī)安于懸掛的電機(jī)架上。電機(jī)架橫向具有彈性。一安全桿用于固定電機(jī)并防止其向軌道的垂向移動(dòng)。安全桿插入轉(zhuǎn)向架構(gòu)架中心橫梁和電機(jī)架的座中。為使齒輪裝置可垂向移動(dòng)，在牽引電機(jī)和齒輪裝置中間有一彈性連接器如圖6.6。 齒輪裝置的一端在軸的滾動(dòng)軸承中運(yùn)動(dòng)，另一端通過一反力桿在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架處懸掛。因此，約三分之二的齒輪質(zhì)重量為簧下質(zhì)量，三分之一的質(zhì)量為一系懸掛質(zhì)量（通過反力

64、桿在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上的懸掛）。一安全止擋用于提供當(dāng)反力桿損壞時(shí)防止齒輪裝置掉到軌道上。 轉(zhuǎn)向架連接具有限制車體相對(duì)轉(zhuǎn)向架的縱向位移，限制車體的橫向位移和與車體一同吊起的功能。在不卸開任何懸掛系統(tǒng)部件的情況下，轉(zhuǎn)向架可與車體一同被吊起。為此，在二系和一系懸掛處提供安全吊起裝置。二系和一系懸掛處的安全吊起裝置可用簡單常用的工具分離，使輪對(duì)和整個(gè)轉(zhuǎn)向架移出。 圖6.6電機(jī)懸掛裝置 6.4 基礎(chǔ)制動(dòng)裝置成 動(dòng)車組具有再生制動(dòng)、空氣制動(dòng)、停放制動(dòng)。采用微機(jī)控制的直通式空氣制動(dòng)(正常制動(dòng))和自動(dòng)式空氣制動(dòng)(救援和空氣制動(dòng))相結(jié)合

65、的空氣制動(dòng)系統(tǒng)。在整列車上應(yīng)用了內(nèi)冷式盤制動(dòng)。在動(dòng)力軸上采用鋼制輪裝制動(dòng)盤，在非動(dòng)力軸上采用鋼制軸裝制動(dòng)盤。拖車輪對(duì)采用三個(gè)軸裝制動(dòng)盤，動(dòng)力轉(zhuǎn)向架采用兩個(gè)輪裝制動(dòng)盤。輪裝制動(dòng)盤和軸裝制動(dòng)盤都采用特殊的燒結(jié)制動(dòng)閘片，甚至在平均制動(dòng)初速度為300 km/h也能夠保證統(tǒng)一接觸和承載重量。制動(dòng)系統(tǒng)在列車最佳實(shí)用性和安全性上具有高度冗余性。一旦列車由于制動(dòng)故障而停止運(yùn)行，相應(yīng)設(shè)備會(huì)提供列車移動(dòng)到下一停止點(diǎn)的能力?；A(chǔ)制動(dòng)采用輪盤制動(dòng)甲單元制動(dòng)裝置內(nèi)設(shè)有問瓦間隙自動(dòng)調(diào)整器，以保證閘瓦與踏而間隙始終保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。每軸帶有1個(gè)空氣緩解、彈簧施壓的停放制動(dòng)裝置。 動(dòng)車組具有再生制動(dòng)、空氣制動(dòng)、停放制動(dòng)。

66、采用微機(jī)控制的直通式空氣制動(dòng)(正常制動(dòng))和自動(dòng)式空氣制動(dòng)(救援和空氣制動(dòng))相結(jié)合的空氣制動(dòng)系統(tǒng)。 制動(dòng)設(shè)備包括動(dòng)力軸的輪盤制動(dòng)盤和非動(dòng)力軸的制動(dòng)盤。動(dòng)力轉(zhuǎn)向架的制動(dòng)盤直徑為750mm，動(dòng)力轉(zhuǎn)向架采用輪盤制動(dòng)，每個(gè)輪上安裝輪盤制動(dòng)盤。制動(dòng)盤和車輪踏面不得涂抹防銹油 ，所有其他裸露金屬表面都應(yīng)涂抹防銹油。 7 轉(zhuǎn)向架附屬裝置設(shè)計(jì) 附屬裝置主要由撒砂裝置、掃石器組裝、輪緣潤滑裝置、側(cè)擋裝配、垂向止擋、等組成。 7.1 撒砂裝置 本次轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)采用的全套撒砂裝置，主要包括：砂箱、砂箱蓋、撒砂器和砂管加熱器；沙箱在車體上和撒砂器分開，砂箱為全鋼板焊接成的方形結(jié)構(gòu)，分前后兩種砂箱，同時(shí)砂箱還分為左右。系統(tǒng)全封閉，砂箱蓋具有氣密性，撒砂器有對(duì)箱體內(nèi)砂子進(jìn)行烘干功能，砂管加熱器可以保證在寒冷風(fēng)雪天氣的撒砂順暢。砂箱蓋是保證砂箱密封的裝置，它可以保證箱體內(nèi)10kpa的正壓。 7.2 輪緣潤滑裝置 輪緣潤滑裝置本次設(shè)計(jì)中采用干式接觸式的GR-1型機(jī)車輪緣潤滑器，該裝置擠結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)用、故障