机车转向架构架强度的有限元分析 作者：郁炜江海兵 构架是机车转向架最关键的零部件之一，也是转向架其它各零部件的安装基础，在机车的牵引运行中起传递牵引力、制动力、横向力及垂向力的作用，因此，机车转向架构架的可靠性对机车的性能和安全性有重大影响。传统的转向架构架强度的可靠性评价大多通过物理样机的某些试验，再通过金属探伤、磁电探伤等方法来检验…，成本高，开发周期长。所以，使用有限元的理论对转向架构架建模，并利用有限元分析软件对其进行应力分析和强度计算来确保机车转向架构架的可靠性有重大意义，本文在此进行了尝试。 目前，国外几家著名的公司研制的有限元分析软件如MSC、ANSYS、I-DEARS等在国内许多设计中得到了较为广泛的应用。MsC公司提供的有限元软件在有限元建模、结构分析(静态、瞬态动力学)、热、电磁场、流体问题等及其耦合问题、接触、强非线性、碰撞等方面都有独到的处理方法，本文详细介绍了其中的前后处理软件MSC／PATRAN和结构分析软件MSC／NASTRAN在机车转向架构架强度计算与分析中的应用。 1 有限元强度计算模型的建立 机车转向架构架一般为箱型梁结构，有限元计算模型可以采用薄板单元按照设计图纸上的实际尺寸建模，并根据构架各部分是否承受载荷确定网格的疏密程度，在MSC／PATRAN 软件中生成有限元计算网格模型。文中选择一例已通过物理样机测试实验、强度合格的机车转向架构架进行分析。它是由两根侧梁、一根横梁和两根端梁组焊成的"日"字形结构，整个构架计算模型共有20 225个薄板单元和27 848个节点，如图1。
2有限元强度计算的载荷和边界条件 在机车转向架构架的有限元计算分析过程中，施加约束和载荷的原则是在构架主动施力处施加载荷，被动受力处施加约束： 机车运行时，作用在构架上的载荷可以归纳为静载和动载两大类。静载荷在运行过程中具有确定不变的数值和方向，包括机车上部重量、转向架自重以及安装在转向架上各种装置的重量、电传动内燃机车与电力机车的牵引电机的重量、液力传动内燃机车的中问齿轮箱重量等；动载荷是在运行过程中方向和大小都随时间变化的载荷，包括由于车体振动产生的附加垂向动载荷、机车牵引运行时作用在构架上的纵向力、机车通过曲线时作用在构架上的侧向力、牵引电机作用于构架的振动载荷以及工作时的反扭矩或电阻制动反扭矩、齿轮箱工作时的反扭矩、制动力、由于线路及其它原因使构架产生的扭曲力等。机车转向架载荷的大小和方向根据具体的设计要求和实际情况确定。本文研究对象的计算载荷值如表1所示。
《动车组总体及转向架》课程复习资料 一、名词解释： 1.动车组 2.动力集中型配置 3.铰接式转向架动车组 4.车辆定距 5.转向架固定轴距 6.列车风 7.列车头部长细比 8.转臂式轴箱定位 9.体悬式驱动装置 10.电磁涡流轨道制动 11.牵引网 12.电机变频调速 13.缓冲器的容量 14.缓冲器的能量吸收率 15.列车自动防护系统 16.列车信息控制系统 17.列车运行控制系统 18.行车指挥自动化系统 二、判断题： 1.动车组以固定编组运营，不能解编。 2.现代城市轨道车辆通常采用动车组的形式。 3.动力转向架的车轴可以是全动轴，也可以是部分动轴。 4.高速动车组通常采用电气制动与空气制动的复合制动。 5.CRH6型动车组适用于城市间以及市区和郊区间的短途客运。 6.CRH系列动车组均采用磨耗型车轮踏面。 7.CRH动车组的车轴轴承均采用滚动轴承。 8.高速动车组的轴箱弹簧一般采用双圈钢弹簧。 9.CRH2动车组制动卡钳的夹紧动作是由液压缸驱动的。 10.脉冲宽度调制技术把变压与变频集中在逆变器中一起完成。 11.列车速度越高，允许的制动力越大。 12.CRH2动车组紧急制动时，采用压缩空气作为指令压力，实施纯空气制动。 13.密接式车钩允许两相连接车钩在铅垂面有相对位移。 14.正常运行时，动车组不需要使用过渡车钩。 15.CRH1动车组中间车钩可以自动连接，但需要手动解钩。 三、问答题： 1.高速动车组的主要技术特点有哪些？ 2.高速动车组对车体结构的要求有哪些？ 3.高速动车组减小空气阻力的措施有哪些？ 4.高速列车的噪声源有哪些？ 5.动车组轻量化设计的措施有哪些？ 6.高速动车组车体为什么需要密封，密封措施有哪些？ 7.减小动车组噪声源发出的噪声强度的措施有哪些？ 8.动车组转向架的作用有哪些？由哪些部分组成？非动力转向架与动力转向架的最主要区别是什么？ 9.轮对低动力设计的措施有哪些？ 10.动车组常用的轴箱定位方式有哪些？原理是什么？
. 一、转向架的作用及组成 作用： 1.采用转向架是为了增加车辆载重，长度，容积，提高运行速度，满足铁路运输发展。 2.在正常运行条件下，车体能可靠的坐落在转向架上，通过轴承装置是车轮沿钢轨的 滚动转化为车体沿轨道线路运行的平动。 3.支承车体，承受并传递从车体至轮对之间的各种载荷及作用力，并使轴重均匀分配。 4.保证车辆运行安全，灵活的沿直线线路运行和顺利通过曲线。 5.转向架结构要便于弹簧减震装置的安装，使之具有良好的减震特性，以缓和车辆和 线路之间的相互作用，减小振动和冲击，减小应力，提高车辆运行平稳性和安全性。 6.充分利用轮轨之间的黏着，传递牵引力和制动力，放大制动缸所产生的制动力，是 车辆具有良好的制动效果。 7.转向架为车辆一个独立部件，便于转向架的拆装，单独制造和检修。 组成 1、轮对轴箱装置 2、弹性悬挂装置（两系悬挂，弹簧减振装置） 3、构架 4、基础制动装置 5、转向架支撑车体的装置 6、牵引电机与齿轮变速传动装置
. 二、转向架的分类 1.轴数与类型 按轴数分为二轴、三轴、多轴转向架 按轴型分B、C、D、E型轴转向架 2.轴箱定位方式：约束轮对于构架之间相对运动的机构，称轴箱定位装置 形式有：①固定定位 ②导框式定位 ③摩擦导框式定位 ④油导桶式定位 ⑤拉板式定位 ⑥拉杆式定位 ⑦转臂式定位 ⑧橡胶弹簧定位 3、按弹簧悬挂装置分类 一系弹簧悬挂：车体主轮对之间，只设有一条弹簧减振装置 二系悬挂 4、对心盘集中承载的转向架，根据摇枕悬挂装置中的弹簧的横向跨距的不同，悬挂形式分为： 1.内侧悬挂：弹长度<车长度（横向）
2.外侧悬挂：> 3.中心悬挂：= 中央弹簧横向跨距大小，对于车体在弹簧上的稳定性效果显著，增加其跨距可以增加车体倾覆的复原力矩，提高车体在弹簧上的稳定性，各种型号转向架的主要区别： 橡胶弹簧定位：南京地铁使用 转臂式定位：广州地铁 四、按垂向载荷的分类方式 （一）车体与转向架之间的载荷传递 1．心盘集中承载 2.非心盘集中承载 3.心盘部分承载 （二）转向架中央悬挂装置的载荷传递 1.具有摇动台装置的转向架（缓解横向振动） 2.无摇动台装置的转向架（内有空气弹簧，符合轻量化要求） （三）构架与轴箱之间的载荷传递 1、转向架侧架直接置于轴向轮对上，无轴箱弹簧装置 2、支悬于均衡弹簧之上 3、由轴箱顶部弹簧支撑
中南大学网络教育课程考试复习题及参考答案动车组总体 及转向架 一、名词解释： 1. 动车组 2. 动力集中型配置 3. 铰接式转向架动车组 4. 车辆定距 5. 转向架固定轴距 6. 列车风 7. 列车头部长细比 8. 转臂式轴箱定位 9. 体悬式驱动转装置 10. 电磁涡流轨道制动 11. 牵引网 12. 电机变频调速 13. 缓冲器的容量 14. 缓冲器的能量吸收率 15. 列车自动防护系统 16. 列车信息控制系统 17. 列车运行控制系统 18. 行车指挥自动化系统二、判断题： 1. 动车组以固定编组运营，不能解编。 2. 现代城市轨道车辆通常采用动车组的形式。 3. 动力转向架的车轴可以是全动轴，也可以是部分动轴。 4. 高速动车组通常采用电气制动与空气制动的复合制动。 5. CRH6型动车组适用于城市间以及市区和郊区间的短途客运。 6. CRH系列动车组均采用磨耗型车轮踏面。 7. CRH动车组的车轴轴承均采用滚动轴承。 8. 高速动车组的轴箱弹簧一般采用双圈钢弹簧。 9. CRH2动车组制动卡钳的夹紧动作是由液压缸驱动的。 10. 脉冲宽度调制技术把变压与变频集中在逆变器中一起完成。 11. 列车速度越高，允许的制动力越大。 12. CRH2动车组紧急制动时，采用压缩空气作为指令压力，实施纯空气制动。 13. 密接式车钩允许两相连接车钩在铅垂面有相对位移。 14. 正常运行时，动车组不需要使用过渡车钩。 15. CRH1动车组中间车钩可以自动连接，但需要手动解钩。 三、问答题： 1. 高速动车组的主要技术特点有哪些？ 2. 高速动车组对车体结构的要求有哪些？ 3. 高速动车组减小空气阻力的措施有哪些？ 4. 高速列车的噪声源有哪些？ 5. 动车组轻量化设计的措施有哪些？ 6. 高速动车组车体为什么需要密封，密封措施有哪些？ 7. 减小动车组噪声源发出的噪声强度的措施有哪些？
关于动车组转向架构架加工工艺的探索 列车在运行中的性能是由转向架决定的，而且构架是转向架最核心部件，也是列车承载以及传力基体，更是转向架众多部件连结主体的骨架，是一个受力复杂结构部件，它不但可以承载车体上部的所有重量，而且承载并传递着列车运行中产生垂向、纵向以及横向三个不同方向的作用力，构架质量对转向架性能有着非常重要的影响。本文主要就不同部位在加工过程中的相关技术进行了研究，对施工过程中的流程进行了研究，同时还对其存在的特点进行了分析。 标签：动车组转向架构架；动车加工；加工工艺 一、构架结构和制造过程中的相关工艺探究 （一）以地铁车辆为代表的“结合型”构架 1.结构特点 （1）H型结构，横梁和侧梁大件组合。（2）侧梁为U型结构。（3）轴箱弹簧座为8处阶梯平面结构，通过一系橡胶弹簧与轮对轴箱组成联接。（4）横梁结构复杂，连接转向架其他系统。 2.工艺特点 结合对地铁车辆结构特点的分析，可以进一步归纳出其工艺特点，分为三个部分：一是工序具有一定的分散性。针对较为关键的位置还需要对其进行整体加工；二是要实施“一面两销”定位统一工艺基准；三是对三坐标进行全尺寸检测。 3.工艺流程 首先，需要做的就是实施一次划线；其次，进行正反实施精加工；然后对其他相关一系列的工序进行有效实施；最后，才能实施全尺寸检测。 （二）以动车组为代表的“转臂式”构架 1.结构特点 对转臂式构架进行分析，其结构特点主要以动车组为代表进行探究，进一步提出该结构特点分为四个部分：一是H型结构组成的大件是由横梁和侧梁组成；二是侧梁属于U型结构；三是使用转臂式轴箱体以及轴箱弹簧将其架构和轮进行连接；四是横梁在结构上具有复杂性它不仅是转向架实施牵引的骨架，同时，也在一定程度上是驱动装置的骨架。 2.工艺特点
动车组转向架动车组转向架毕业总结动车组转向架 系别:机车车辆学院班级: 学号: 姓名:动车11A1 高速铁路是世界铁路的一项重大技术成就，它集中反映了一个国家铁路牵引动力、线路结构、高速运行控制、高速运输组织和经营管理等方面的技术进步，也体现一个国家科技和工业水平。高速列车在全世界各地的疾速奔驰，现代城轨车辆的飞速发展，无一不与转向架技术的进步发展息息相关。可以毫不夸张地说，转向架技术是“靠轮轨接触驱动运行的现代机车车辆”得以生存发展的核心技术之一。 转向架是机车车辆最重要的组成部件之一，其结构是否合理直接影响机车车辆的运行品质、动力性能和行车安全。通过三年对专业课的认真学习，我对这一部分有深入的了解，下面就对其进行简单的介绍。 一、转向架的任务 1 (1)承载。承受车架以上各部分的重量(包括车体、车架、动力装置和辅助装置等)，并使轴重均匀分配。 (2)牵引(动力转向架)。保证必要的轮轨黏着，并把轮轨接触处产生的轮周牵引力传递给车架、车钩，牵引列车前进。 (3)缓冲。缓和线路不平顺对车辆的冲击，保证车辆具有良好的运行平稳性和稳定性。 (4)导向。保证车辆顺利通过曲线。 (5)制动。产生必要的制动力，以使车辆在规定的距离内减速或停车。 二、动车组转向架的组成
(1)构架(2)轮对轴箱装置(3)牵引装置(4)基础制动装置 (5)二系悬挂装置(6)牵引电机(7)驱动装置组成(8)动车转向架(9)拖车转向架三、各种力的传递关系(1)垂向力 车体、空气弹簧、构架侧梁、轴箱弹簧、轴箱、车轴、车轮、钢轨 (2)横向力车轮、车轴、轴箱、轴箱弹簧、构架侧梁、空气弹簧、车体、构架横梁、横梁连接梁、横向侧挡、车体侧挡、车体 (3)纵向力(牵引、制动、纵向冲击)车轮、车轴、轴箱、轴箱拉杆、构架侧梁、构架横梁、牵引拉杆、中央牵引拉杆座、车体、车钩四、转向架的结构 (1)构架(2)轮对(3)轴箱(4)一系悬挂(5)二系悬 2 挂(6)驱动装置(体悬式、架悬式)(7)基础制动装置(8)牵引装置(9)附件——传感器、撒砂装置、空气管路等 在我们学习期间我们主要针对CRH2型车进行重点学习，下面我针对CRH2型等动车组进行介绍。 CRH2 动车组转向架简介 CRH2型转向架在原川崎重工生产的动车转向架DT206和拖车转向架TR7004B基础上改进发展而来，国产后型号分别为SKMB-200和SKTB-200型转向架。动车组每节动车车厢下有两个动力转向架，动力转向架由构架、轮对轴箱、牵引装置、基础制动装置、二系悬挂装置、驱动装置等组成。每台动力转向架有两根动力轴，电机采用架悬方式，降低了簧下质量，改善了动力学性能。拖车下是拖车转向架，与动车转向架组成结构基本一致，但没有驱动装置。 CRH2型动车组采用4M4T编组形式，其动车(简称M车)和拖车(简称T车)分别装用了动力转向架(简称M转向架)和拖车转向架(简称T转向架)。两转向架型号分别为SKMB-200和SKTB-200。
中南大学网络教育课程考试复习题及参考答案 动车组总体及转向架 一、名词解释： 1.动车组 2.动力集中型配置 3.铰接式转向架动车组 4.车辆定距 5.转向架固定轴距 6.列车风 7.列车头部长细比 8.转臂式轴箱定位 9.体悬式驱动转装置 10.电磁涡流轨道制动 11.牵引网 12.电机变频调速 13.缓冲器的容量 14.缓冲器的能量吸收率 15.列车自动防护系统 16.列车信息控制系统 17.列车运行控制系统 18.行车指挥自动化系统 二、判断题： 1.动车组以固定编组运营，不能解编。 2.现代城市轨道车辆通常采用动车组的形式。 3.动力转向架的车轴可以是全动轴，也可以是部分动轴。 4.高速动车组通常采用电气制动与空气制动的复合制动。 5.CRH6型动车组适用于城市间以及市区和郊区间的短途客运。 6.CRH系列动车组均采用磨耗型车轮踏面。 7.CRH动车组的车轴轴承均采用滚动轴承。 8.高速动车组的轴箱弹簧一般采用双圈钢弹簧。 9.CRH2动车组制动卡钳的夹紧动作是由液压缸驱动的。 10.脉冲宽度调制技术把变压与变频集中在逆变器中一起完成。 11.列车速度越高，允许的制动力越大。 12.CRH2动车组紧急制动时，采用压缩空气作为指令压力，实施纯空气制动。 13.密接式车钩允许两相连接车钩在铅垂面有相对位移。 14.正常运行时，动车组不需要使用过渡车钩。 15.CRH1动车组中间车钩可以自动连接，但需要手动解钩。 三、问答题： 1.高速动车组的主要技术特点有哪些？ 2.高速动车组对车体结构的要求有哪些？ 3.高速动车组减小空气阻力的措施有哪些？ 4.高速列车的噪声源有哪些？ 5.动车组轻量化设计的措施有哪些？ 6.高速动车组车体为什么需要密封，密封措施有哪些？ 7.减小动车组噪声源发出的噪声强度的措施有哪些？ 8.动车组转向架的作用有哪些？由哪些部分组成？非动力转向架与动力转向架的最主要区别是什么？
高速动车组转向架总体简介 发表时间：2014-08-28T15:19:53.187Z 来源：《科学与技术》2014年第3期下供稿作者：方江南[导读] 将制动缸传来的力增大若干倍后传给执行机构进行制动。主要部件有高热容制动盘、气动夹钳、浮动式闸片。 南车青岛四方机车车辆股份有限公司方江南 摘要：转向架是高速动车组的走行装置，是负责完成整个车辆走行任务的部件。它相当于汽车的底盘和车轮，具有导向、承载、减振、牵引、制动等作用。动车组转向架主要由轮对、构架、一系弹簧悬挂装置、二系弹簧装置悬挂和驱动装置、基础制动装置、安全监测系统等七部分组成。随着动车组运行速度的不断提高，对动车组转向架的综合性能要求也越高，高速动车组转向架的设计通过不断比选、优化论证，其综合性能也得到提升。 关键词：转向架；组成；结构1 高速动车组转向架组成高速动车组转向架主要由轮对、构架、一系弹簧悬挂装置、二系弹簧装置悬挂和驱动装置、基础制动装置、安全监测系统等七部分组成。 轮对：轮对直接向钢轨传递车辆重量，通过轮轨间的粘着产生牵引力或制动力，并通过轮对的回转实现车辆在钢轨上的运行，为检修探伤操作方便及减轻重量，采用了合金钢空心车轴。车轮直径为Φ860mm。制动采用盘式制动。动车转向架采用轮盘方式。拖车转向架采用轮盘和轴盘并用方式。 构架：转向架的骨架，承受和传递垂向力及水平力。构架一般为钢板焊接结构，主体框架呈H 形，由两侧梁、横梁、纵向连接梁、空气弹簧支承梁及其它焊接附件构成。侧梁为箱形断面，横梁采用无缝钢管型材。 一、二系弹簧悬挂装置：用来保证一定的轴重分配，缓和线路不平顺对车辆的冲击并保证车辆的运行平稳性。主要部件有非线性空簧、抗侧滚扭杆、半主动横向减振器、单侧双抗蛇形减振器。 驱动装置：将动力装置的功率最后传递给轮对。主要部件有铝合金箱体、联轴节。 基础制动装置：将制动缸传来的力增大若干倍后传给执行机构进行制动。主要部件有高热容制动盘、气动夹钳、浮动式闸片。安全监测系统：温度传感器、转向架失稳检测装置2 高速动车组转向架的结构特点高速动车组转向架分为动车转向架和拖车转向架，其主要部分采用的结构型式基本一致。其结构特点如下：2.1 轮对及组成轮对分为动车转向架和拖车转向架用。动车转向架用轮对由车轴、车轮（带有制动盘—简称轮盘）齿轮装置及轴承构成。 拖车转向架用轮对由车轴、车轮（也带有制动盘—简称轮盘）及轴承构成。轮盘以外的车轮、大齿轮、轴盘及轴承等为确保安全性和可靠性采用冷压法压装到车轴上。轮对组装主要包括车轮、车轴、制动盘（轮盘和轴盘）齿轮箱及轴承等。轮对分为动力轮对和拖车轮对，动车轮对一侧安装齿轮箱装置，而拖车轮对则代之以两套轴盘。此外，拖车轮对因轴端安装不同速度传感器齿轮而略显差异。轮对组成后，需逐个进行动平衡试验，超出50kg.cm 限度时，需对两侧车轮及制动盘的组装相位角进行调整。 2.2 构架构架为钢板焊接结构，主体框架呈H 形，由两侧梁、横梁、纵向连接梁、空气弹簧支承梁及其它焊接附件构成。侧梁为箱形断 面，横梁采用无缝钢管型材。 图2-1 动车转向架构架图（1）侧梁动车转向架和拖车转向架的构架侧梁为同一结构。其材质一般为用于焊接结构的耐侯钢板，牌号为SMA490BW。 侧梁端部轴箱弹簧筒，使与侧梁主体相连接的断面形成柔滑面，以此达到减缓应力集中的目标。
转向架构架疲劳计算方法分析 1112A.Cera ,G.Mancini ,V.Leonardi ,L.Bertini Trenitalia S.p.A, Florence,1Italy ; Pisa University - Mech. Engng. Dept., Pisa,2 Italy 摘要 本文主要进行了转向架构架强度评定的关键分析，尤其着重于焊接节点。特别分析了针对不同焊接节点的疲劳分析技术。疲劳分析技术中包含的两种方法（疲劳极限和Goodman 曲线）是由欧洲标准EN 13749提出的。通过分析，我们可以知晓方法的准确性和可行性，从而选择最合适的转向架构架分析方法。通过成熟的商业有限元软件（ANSYS ）,我们可以对挑选的标准的可靠性和安全性进行严格地比较。本文研究调查了疲劳分析方法，关注了其中有限元方法的使用。 一、引言 欧洲标准EN 13749，作为欧洲标准化进程的产物，于2005年4月由欧洲标准委员会CEN 提出。规范制定的目的在于定义完整的转向架设计过程。其中包括设计步骤、评定方法、验证以及加工质量要求。 EN 13749编撰了静态和疲劳下载荷的假设和计算。同时标准也定义了转向架构架静态和疲劳阻抗的测试方法。在转向架的章节中，标准针对疲劳预测特别定义了一系列的载荷工况和作用在构架上的不同类型的力。 随着新的数值计算方法的发展（有限元方法），疲劳完整性评估已经发展到较高的水平，尤其是在精确度和细节仿真方面。 即使在近期有了更新，标准仍未解决和定义某些重要部分。仍需要研究的问题主要有两点。首先缺少用于焊接节点的有限元仿真和疲劳评定方法。其次尚未定义多轴应力状态下（特别在铁路应用）疲劳强度评估的标准计算方法。 由于上述未解决的问题，同样的转向架设计用不同的疲劳分析方法可能得到不一样的结果。 从2006年起，意大利铁路（意大利国有铁路运营商）的工程部门和比萨大学机械工程部展开了关于转向架疲劳行为的公共研究项目。项目旨在通过使用有限元仿真建立经证实的、适用于疲劳完整性评估的方法。 在疲劳强度分析技术中，主要采用如下的选择和核对方法：
2006年用户年会论文 转向架构架技术设计强度计算分析 张开林 肖守纳 [西南交通大学机车车辆研究所] 转向架构架的强度计算依据UIC 515VE 标准，并参照《高速试验列车技术条件》有关规范进行的。 1. 构架计算模型： 构架结构为中间加横梁的柜形结构，由两根侧梁、横梁、牵引横梁及前后端梁组成，构架结构示意图见图1。 构架的强度计算采用ANSYS 5.31软件完成。针对构架结构特点对构架计算模型均采用板单元进行离散。构架有限元分析计算模型的节点数为22921个，单元总数24845个，计算模型质量为3414.5kg，构架结构模型离散图见图2。 2. 计算载荷及计算工况 2.1构架基本载荷 垂向静载荷 (1) 其中：Fz－构架一侧垂向静载荷（kN） Mc－动力车总质量（t） Mb－转向架质量（t） (2) 其中： －左侧电机座垂向静载荷（kN） －电机质量（t） 模拟营运横向载荷 (3) 其中：Fy－构架模拟营运横向载荷（kN） Fz－构架一侧垂向静载荷（kN） 最大可能横向载荷 (4) g m m F b c z )2(4 1 ?= g m F d z 10 7' =)5.0(5.0g m F F b z y ?+=) 1210(0.2max g m F c y +='z F d m
2006年用户年会论文 其中：Fymax－构架最大可能横向载荷（kN） 模拟运营纵向载荷 机车以250km/h 的速度运行时的牵引力。 模拟纵向冲击载荷 （KN） (5) 由基本参数计算各载荷值如下： 2.2构架载荷组合工况 根据上述基本载荷对构架的计算工况进行组合，其组合工况见表一。 对于作用在侧梁上的垂直÷向载荷按面力考虑； 对于作用在电机座上的垂向载荷按面力考虑； 对于纵向载荷，按线载荷作用于相应的位置； b s m g F ?=3KN F KN F KN F KN F KN F KN F s y x y y z 0.721,5.120,5.746.245,2.169,3.218max max ======
城市轨道交通车辆
第三章 转向架
第三章 转向架
【问题导入】
车辆走行部分在车辆运行中起着非常重要的作用，其不仅 承受了车体的载荷，而且传递纵向力、垂向力和横向力。转向 架是支承车体并担负车辆沿着轨道走行的支承走行装置。为了 便于通过曲线，在车体和转向架之间设有心盘或回转轴，转向 架可以绕心盘或回转轴相对车体转动。由于车辆在线路上运行 时通过道岔、弯道及车辆加速、减速等原因会产生各种冲击和 振动，为了改善车辆的运行品质和满足运行要求，在转向架上 设有弹簧减振装置和制动装置。对于动车，转向架上还装有牵 引电动机和减速机构，将牵引电动机的转矩通过齿轮转动传递 给轮对，转化为列车前进的牵引力，以驱动车辆运行。我们这 一章就是要学习这些知识。
第三章 转 向 架
【学习目标】
1.掌握三向力(纵向力、垂向力、横向力)的传递 路径。 2.掌握转向架的结构、组成及分类。 3.画出轮箍的外形图并进行相关的标注； 4.熟练掌握各种弹簧的结构。 5.掌握空气弹簧、橡胶弹簧、抗侧棍扭杆、油压 减振器等部件的工作原理、结构以及调整方法。 6.驱动系统结构原理
第三章 转 向 架
【教学建议】
1.教学场地：在教室、互联网多媒体教室及转向架模型实训 室中进行，课后可实地参观。
2.设备要求：至少具有能连接互联网的多媒体教室一个，动
车、拖车转向架的仿真模型各一套，或能放视频投影的设
备
。
3.课时要求：课堂讲授6-8课时；模拟操作4课时；实际练习
4课时。
高速动车组转向架总体简介 摘要：转向架是高速动车组的走行装置，是负责完成整个车辆走行任务的部件。它相当于汽车的底盘和车轮，具有导向、承载、减振、牵引、制动等作用。动车组转向架主要由轮对、构架、一系弹簧悬挂装置、二系弹簧装置悬挂和驱动装置、基础制动装置、安全监测系统等七部分组成。随着动车组运行速度的不断提高，对动车组转向架的综合性能要求也越高，高速动车组转向架的设计通过不断比选、优化论证，其综合性能也得到提升。 关键词：转向架；组成；结构1 高速动车组转向架组成高速动车组转向架主要由轮对、构架、一系弹簧悬挂装置、二系弹簧装置悬挂和驱动装置、基础制动装置、安全监测系统等七部分组成。 轮对：轮对直接向钢轨传递车辆重量，通过轮轨间的粘着产生牵引力或制动力，并通过轮对的回转实现车辆在钢轨上的运行，为检修探伤操作方便及减轻重量，采用了合金钢空心车轴。车轮直径为Φ860mm。制动采用盘式制动。动车转向架采用轮盘方式。拖车转向架采用轮盘和轴盘并用方式。 构架：转向架的骨架，承受和传递垂向力及水平力。构架一般为钢板焊接结构，主体框架呈H 形，由两侧梁、横梁、纵向连接梁、空气弹簧支承梁及其它焊接附件构成。侧梁为箱形断面，横梁采用无缝钢管型材。 一、二系弹簧悬挂装置：用来保证一定的轴重分配，缓和线路不平顺对车辆的冲击并保证车辆的运行平稳性。主要部件有非线性空簧、抗侧滚扭杆、半主动横向减振器、单侧双抗蛇形减振器。 驱动装置：将动力装置的功率最后传递给轮对。主要部件有铝合金箱体、联轴节。 基础制动装置：将制动缸传来的力增大若干倍后传给执行机构进行制动。主要部件有高热容制动盘、气动夹钳、浮动式闸片。 安全监测系统：温度传感器、转向架失稳检测装置2 高速动车组转向架的结构特点高速动车组转向架分为动车转向架和拖车转向架，其主要部分采用的结构型式基本一致。其结构特点如下：2.1 轮对及组成轮对分为动车转向架和拖车转向架用。动车转向架用轮对由车轴、车轮（带有制动盘—简称轮盘）齿轮装置及轴承构成。 拖车转向架用轮对由车轴、车轮（也带有制动盘—简称轮盘）及轴承构成。轮盘以外的车轮、大齿轮、轴盘及轴承等为确保安全性和可靠性采用冷压法压装到车轴上。轮对组装主
一、转向架的作用及组成 作用： 1.采用转向架是为了增加车辆载重，长度，容积，提高运行速度，满足铁路运输发展。 2.在正常运行条件下，车体能可靠的坐落在转向架上，通过轴承装置是车轮沿钢轨的滚动转化为车体沿轨道线路运行的平动。 3.支承车体，承受并传递从车体至轮对之间的各种载荷及作用力，并使轴重均匀分配。 4.保证车辆运行安全，灵活的沿直线线路运行和顺利通过曲线。 5.转向架结构要便于弹簧减震装置的安装，使之具有良好的减震特性，以缓和车辆和线路之间的相互作用，减小振动和冲击，减小应力，提高车辆运行平稳性和安全性。 6.充分利用轮轨之间的黏着，传递牵引力和制动力，放大制动缸所产生的制动力，是车辆具有良好的制动效果。 7.转向架为车辆一个独立部件，便于转向架的拆装，单独制造和检修。 组成 1、轮对轴箱装置 2、弹性悬挂装置（两系悬挂，弹簧减振装置） 3、构架 4、基础制动装置 5、转向架支撑车体的装置 6、牵引电机与齿轮变速传动装置 二、转向架的分类 1.轴数与类型 按轴数分为二轴、三轴、多轴转向架 按轴型分B、C、D、E型轴转向架 2.轴箱定位方式：约束轮对于构架之间相对运动的机构，称轴箱定位装置 形式有：①固定定位 ②导框式定位 ③摩擦导框式定位 ④油导桶式定位 ⑤拉板式定位 ⑥拉杆式定位 ⑦转臂式定位 ⑧橡胶弹簧定位 3、按弹簧悬挂装置分类 一系弹簧悬挂：车体主轮对之间，只设有一条弹簧减振装置 二系悬挂
4、对心盘集中承载的转向架，根据摇枕悬挂装置中的弹簧的横向跨距的不同，悬挂形式分为： 1.内侧悬挂：弹长度<车长度（横向） 2.外侧悬挂：> 3.中心悬挂：= 中央弹簧横向跨距大小，对于车体在弹簧上的稳定性效果显著，增加其跨距可以增加车体倾覆的复原力矩，提高车体在弹簧上的稳定性，各种型号转向架的主要区别：橡胶弹簧定位：南京地铁使用 转臂式定位：广州地铁 四、按垂向载荷的分类方式 （一）车体与转向架之间的载荷传递 1．心盘集中承载 2.非心盘集中承载 3.心盘部分承载 （二）转向架中央悬挂装置的载荷传递 1.具有摇动台装置的转向架（缓解横向振动） 2.无摇动台装置的转向架（内有空气弹簧，符合轻量化要求） （三）构架与轴箱之间的载荷传递 1、转向架侧架直接置于轴向轮对上，无轴箱弹簧装置 2、支悬于均衡弹簧之上 3、由轴箱顶部弹簧支撑 三．轮对 轮对组成及基本要求 1.轮对：一根车轴，两个车轮组成，轮轴接合采用过盈配合，保证车轮、车轴 无任何松动。 2.对车轴轮对的要求：①足够的强度②弹性③阻力小，耐磨性好④直线，曲线 运行，抵抗脱轨的安全性。 车轴 1车轴各部分名称及作用 车轴绝大多数是圆截面实心轴，高铁是圆截面空心轴，车轴为全锻压成形a．轴颈（安装轴承，精加工） b．轮座（装车轮） c．防尘板座（防止灰尘进入轴箱，防止轴箱油脂甩出油箱 d．轴身 e．制动盘座（盘形制动） 2车轴材质及要求 ①质碳素钢加热
转向架结构原理及基本部件 1.转向架的作用 采用转向架可增加车辆的载重、长度和容积 转向架相对车体可自由回转，使较长的车辆能自由通过小半径曲线，减少运行阻力与噪声，提高运行速度 安装了弹簧减振装置，保证车辆具有良好的动力性能和运行品质 支承车体，承受并传递从车体至轮轨的各种载荷及作用力，使各轴重均匀分配 安装了制动装置，传递制动力，满足运行安全要求 安装了牵引电机及减速装置，提供动力，驱动轮对(或车轮)，使车辆沿着轨道运行 转向架为车辆的一个独立部件，便于转向架的互换和制造、维修 2.转向架的组成及功能 轮对轴箱装置 弹簧悬挂装置 构架或侧架 基础制动装置 电机及齿轮箱装置 附件---传感器、撒砂装置、空气管路等 轮缘润滑装置 2.1轮对轴箱装置 轮对分为动力轮对和非动力轮对，动力轮对组成包括：车轮、车轴、轴箱组成、齿轮箱和牵引电机；非动力轮对包括：车轮、车轴、轴箱组成及动车驱动装置。 其作用： 轮对：引导车辆沿钢轨的运动，传递车辆的重量外，以及轮轨之间的各种作用力 轴箱与轴承装置：联系构架和轮对的活动关节，使轮对的滚动转化为车体沿着轨道的平动 2.2弹性悬挂装置
减少线路不平顺和轮对运动对车体各种动态影响 2.2.1轴箱悬挂装置（也称一系悬挂装置）－在轮对与构架之间 由三个主要零部件组成：二个圆锥形弹性橡胶弹簧单元及一个基座型轴箱。一系悬挂有三个主要功能： 1.保护转向架及车辆以防从轨道上传递过多的振动荷载 2.保护车辆在指定的轨道状况下操作时不会出轨 3.达到良好的曲线性能，同时保证转向架在整个工作速度范围内的动态稳定 性。 弹簧单元安装在轴箱上，一系悬挂的纵向及横向运动由弹簧单元高径向刚度控制。起吊止挡和缓冲挡相结合限制轮对垂向偏转。橡胶弹簧具有一定的减振性能，因此不需要安装一系垂向减振器。 2.2.1 中央悬挂装置（也称二系悬挂装置）－构架与车体(摇枕)之间 二系悬挂装置由空气弹簧、高度阀及减振器等零部件组成。 二系悬挂的作用： 1.保证乘客及车体的乘坐舒适度良好 2.保证车辆轮廓在指定的、所有车辆的动态状况下保持不变。 2.3构架或侧架 转向架的基础，把转向架各零、部件组成一个整体 承受、传递各作用力及载荷 满足各零、部件的结构形状及组装的要求 2.4基础制动装置 包括带停放制动缸、手柄、闸线。 传递和放大制动缸的制动力，使闸瓦与轮对之间产生的转向架的内摩擦力转换为轮轨之间的外摩擦力(即制动力)
动车转向架构架疲劳强度分析 发表时间：2018-05-16T16:48:49.663Z 来源：《基层建设》2018年第3期作者：刘明伟刘永杰孙进发 [导读] 摘要：随着动车工程的不断进步与发展，研究动车转向架构架疲劳强度极为关键。 中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛 266000 摘要：随着动车工程的不断进步与发展，研究动车转向架构架疲劳强度极为关键。本文首先对相关内容做了概述，分析了构架结构和制造过程中的相关工艺，在探讨质量控制模式构建的基础上，结合相关实践经验，分别从构架制作等多个角度与方面就构架制作工艺运用遇到的难点和解决办法做了深入研究，望对相关工作的开展有所裨益。 关键词：动车转向架；构架；疲劳强度；分析 1前言 随着动车转向架应用条件的不断变化，对其构架疲劳强度分析提出了新的要求，因此有必要对其相关课题展开深入研究与探讨，以期用以指导相关工作的开展与实践，并取得理想效果。基于此，本文从介绍架构制造相关内容着手本课题的研究。 2构架结构和制造过程中的相关工艺探究 2.1以地铁车辆为代表的“结合型”构架 2.1.1结构特点 （1）H型结构，横梁和侧梁大件组合。（2）侧梁为U型结构。（3）轴箱弹簧座为8处阶梯平面结构，通过一系橡胶弹簧与轮对轴箱组成联接。（4）横梁结构复杂，连接转向架其他系统。 2.1.2工艺特点 结合对地铁车辆结构特点的分析，可以进一步归纳出其工艺特点，分为三个部分：一是工序具有一定的分散性。针对较为关键的位置还需要对其进行整体加工；二是要实施“一面两销”定位统一工艺基准；三是对三坐标进行全尺寸检测。 2.1.3工艺流程 首先，需要做的就是实施一次划线；其次，进行正反实施精加工；然后对其他相关一系列的工序进行有效实施；最后，才能实施全尺寸检测。 2.2以动车组为代表的“转臂式”构架 2.2.1结构特点 对转臂式构架进行分析，其结构特点主要以动车组为代表进行探究，进一步提出该结构特点分为四个部分：一是H型结构组成的大件是由横梁和侧梁组成；二是侧梁属于U型结构；三是使用转臂式轴箱体以及轴箱弹簧将其架构和轮进行连接；四是横梁在结构上具有复杂性它不仅是转向架实施牵引的骨架，同时，也在一定程度上是驱动装置的骨架。 2.2.2工艺特点 （1）工序分散，关键部位整体加工。（2）“一面两销”定位，使工艺基准统一。（3）典型部位粗、精加工进行。（4）三座标全尺寸检测。 2.2.3工艺流程 首先，需要实施一次划线，其次，要实施粗加工，然后对其他相关一系列的工序进行正反加工，最后，才能实施全尺寸检测工作。 2.2.4结构对比 “转臂式”结构的构架最复杂且性能最好。鉴于结构的复杂性和生产效率要求，使加工技术必须不断地创新和改进。因此，以下重點探讨“转臂式”结构构架上典型部位的加工技术。 3质量控制模式的构建 3.1质量管理项目划分。以ISO9000标准质量体系为总体原则，细化并增加生产环节的程序文件，如《不符合产品管理程序》《采购产品首件鉴定控制程序》《自制件首件控制程序》等。 对于同一种转向架构架，在项目启动前期，编制质量目标控制计划，在质量目标控制计划中，建立必要的检查，控制和例行试验的总体计划方案，设置过程控制质量门、生产过程中的各个监督点、控制点，可以明确相关过程、特别是关键和特殊过程控制方法、质量标准、检验方法、检验文件和检验频次。 3.2采购产品质量控制。物资供应部门负责对原材料和组装件的采购，对供应商质量管理主要包括供应商资质审核、质量合同谈判、研发制造过程控制、首件检验等，（对于不合格品，有相应的程序文件规定了详细的处置方法）、过程审核、数据分析和现场监造、质量业绩评价。 对于钢板、钢管、锻铸件，要求供应商提供符合标准的相应合格证明，入厂检也要根据设计部门出具的采购技术条件抽样进行理化试验和成分检测。 对于焊接填充材料的入厂检，由焊接实验室将焊材按照其执行标准进行各项检验，合格后出具合格报告方可进入焊接工序。 3.3人员资质控制。对焊接操作工而言，实行严格的焊工资质考试和准入制度，不仅要求焊工具备相应等级欧洲证书，正式上岗之前，还要进行施焊所属部位的工作试件考核，全部通过才允许上岗，在岗期间，也会有随机的焊工考试。这种随机的考核和严厉的准入制度，保证焊工随时具备有焊接出高水平焊缝的能力。而在管理制度上，工资奖金均和焊工的考试成绩相挂钩。 4构架制作工艺运用遇到的难点和解决办法 4.1构架制作工艺在使用时遇到的难点 构架主要有两个构成部分，所以构架制作工艺在使用时候主要容易遇到两个方面的难点：一方面，测面梁各部分的零件焊接时有困难，主要就是上面的盖板、下面的盖板、内部立板和外部立板之间，需要采用人工焊接操作，如果操作失误，相互之间连接点紧密程度有时候会出现问题，甚至导致变形，这样的话难以保证构架功能的实现，机车容易出现故障；另一方面，横梁各部分焊接过程中会遇到困难，尤其是电机的卡条与垫板两者与构架主体连接的时候，要求非常精细，这需要上一点内容的保证，如果侧面梁出现问题，那么横梁也会出现问题，遇到的主要问题就是如何保障各部分位置的正确性和精准度，而又保证误差在规定范围内，这样才能保证构架功能的整体
动车组转向架构架加工技术研究 动车组转向架构架为全焊接结构，整体钢性差，结构紧凑，加工精度高，加工部位多，加工难度大。文章通过对产品结构、所用加工设备、加工工装、结合加工刀具等方面详细阐述了动车组转向架构架加工技术，并通过生产试制验证了该加工技术方案的可行性和合理性，为指导铁路交通装备制造技术提供一定的参考数据。 标签：动车组转向架；构架加工；加工技术 一、加工前的技术准备 （一）构架加工图纸分析 动车组转向架构架为全焊接结构，整体钢性差、结构紧凑、加工部位多、加工精度高、加工难度大。主要的加工部位有转臂定位座部分、电机吊座部分、齿轮箱吊座部分、制动缸吊座部分、帽筒、连接座、牵引拉杆座、横向止档座。产品的整体刚性差，但各尺寸及公差要求高，几乎每一部位的加工都要制定详细及合理的加工技术方案才能实现，给加工技术人员带来了很高的难度，需要逐一攻克。 （二）加工设备分析 该产品的加工选用西班牙卧式镗铣加工中心，型号FRl2000，控制系统及操作系统均为西门子840D数控系统，工作台是14000mm×3000mm×300mm落地铸铁平台。接口BT50，带自动换刀机构，配有可安装60把刀具的刀库，主轴具有内冷功能。主轴锥度为日本标准MAS403BT50，拉丁形式为日本标准MAS403-BT-1（45°）。设备为X、Y、Z三轴联动，X轴行程为12000mm，Y轴行程为3600mm，z轴行程为1600mm。主轴功率37kW，扭矩为1530Nm，主轴转速范围为0～3000rpm。设备主轴精度：x轴全长的定位精度：0.034mm，x轴全长的重复定位精度：O.027mmY轴全长的定位精度：0.017mm，Y轴全长的重复定位精度：0.014mmZ轴全长的定位精度：0.013mm，z轴全长的重复定位精度：0.011mm该机床的特点是主轴为悬臂式，机床本身带有固定弯板，加工工件时要将工件安装在工装上，一起悬挂在机床固定弯板上进行加工。工装和弯板有定位、连接装置，保证悬挂后位置正确，借助两个附件头可以实现5轴加工，一是自动分度旋转铣头，一是立铣头，设备自动更换主轴。自动分度旋转铣头有两个旋转结合面，一个与主轴中心线垂直，另一个成45°，这种两层式旋转组合可以获得360×144个主轴不同角位（每隔1°和2.5°），直面连接能够以1°全自动定位，另一个倾斜45°，它被精确设定2.5°×144定位。立铣头是仅在一个平面工作的机械固定头。 （三）加工工装分析
单轨车辆及其转向架 作者姓名高山 成文时间二〇一七年八月十六日
单轨车辆及其转向架 高山（CRRC） 摘要：伴随着城市的快速发展，各式各样的交通工具应运而生。单轨车辆作为一种中等运量的轨道交通车辆在国内的研发应用正在如火如荼的进行。本文将梳理国内主要研制的跨坐式和悬挂式单轨车辆，并对各种单轨车辆的转向架进行了较为详细的介绍。 关键字：单轨车辆跨坐式悬挂式转向架 1.单轨车辆的研制情况 由于我国人口众多与城市化快速发展，使得城市交通问题日益严峻。为了解决城市交通问题，各个大城市竞相发展轨道交通。随着国家对城市轨道交通建设审批权的下放，中小城市也将迎来了轨道建设的快速发展。根据客流量和经济实力，大城市较多的选择大运量的地铁列车作为主要方式，而中小城市将会选择现代有轨电车和单轨列车等中运量的城市轨道交通形式。
1.1跨坐式单轨车辆研制情况 世界第一条跨座式单轨诞生于1888年2月，由法国人设计并在爱尔兰利斯特维尔铺设。此后，各国开始了对单轨交通的不断研究和尝试。经过反的试验，研究人员最终确认采用跨座式、混凝土轨道和橡胶充气轮胎能够达到最好的效果。在1960年至1965年，日本引进多种单轨技术，研制出多种日式单轨车，并迅速将其发展应用。自第一条单轨交通建成以来的100多年间，世界各国已建成单轨铁路50多条。 在我国，为解决城市交通拥堵日益严重的问题，轨道交通发展迅速。2004年9月，重庆市从日本引进了跨座式单轨交通系统，中车长春轨道客车股份有限公司主要负责完成车辆系统的国产化。重庆轨道交通2号线（30.05公里）和重庆轨道交通3号线（67.09公里）已经成为跨坐式轨道交通的代表。2014年11月，中车南京浦镇车辆有限公司与庞巴迪运输公司在安徽芜湖设立合资公司中车浦镇庞巴迪运输系统有限公司，该公司将为芜湖轨道交通提供跨坐式单轨车辆。2016年5月，中车青岛四方机车车辆股份有限公司研制的基于永磁牵引的双轴转向架大运量跨座式单轨车辆下线。2016年10月，新能源汽车制造企业比亚迪公司研制的跨坐式单轨车辆下线，通过一系列商业投资，比亚迪已经获得逾十个城市订单。
动车组总体 题目：动车组空气弹簧系统 的组成及其性能分析姓名：谭兆利 学号：EMU 2015007 成绩： 二〇一五年一月
摘要：铁路机车车辆上采用弹簧装置来缓冲冲击，使列车平稳运行，改善机车横向运动性能和曲线通过性能。随着高速铁路的发展，传统的弹簧装置已经不能满足高速列车性能的要求，现在多采用圆弹簧、橡胶弹簧及空气弹簧。圆弹簧和橡胶弹簧经常被用作一系悬挂，而空气弹簧则被广泛运用于二系悬挂。本文主要介绍空气弹簧的组成及其各部件性能的分析。 关键字：空气弹簧；高度调整；差动阀 1.系统组成。 主要有空气弹簧本体、附加空气室、高度控制阀、差压阀和滤尘器等组成（见图1）。 2.压力空气传递过程（见图1） 压力空气由列车主风管1→T形支管2→截断塞门3→滤尘止回阀4→空气弹簧储风缸5→主管→连接软管6→高度控制阀7→附加空气室10和空气弹簧本体8。 3.高度调整阀工作原理。 为了保持车体距轨面的高度不变，在车体与转向架之间装有高度调整阀，以调节空气弹簧橡胶囊中的压缩空气，使车辆地板面不受车内乘客的多少和分布不均匀的影响，基本保持水平。
3.1调节过程（见图2）： 在正常载荷位置，及H h =时，充气通路L V →和放气回路E L →均被关闭； 当车体载荷增加时，此时H h <，阀动作，使L V →通路开启，压缩空气向空气弹簧充气，直至地板上面上升到标定高度为止。 当车体载荷减少时，此时H h >，阀动作，使E L →通路开启，空气弹簧向大气排气，直至地版面下降到标定高度为止。 3.2高度调整阀装置结构。 不同动车组所使用的高度调整装置结构有所区别，这里以2CRH 和3CRH 动车组所采用的高度调整阀装置为例来加以说明。 2CRH 的结构如图3 所示。该高度调整阀内使用的工作油特性如下： 种类：硅油；黏度：25,/1023s m -℃；温度系数：0.6.；流动点：-50℃以下。 高度调整阀工作过程分进气过程和排气过程，具体如图4，图5 当然，上述调整只是在静态时进行，不能影响车体与转向架间的正常震动。保证高度调节阀仅在静态需要调整时才起作用，而对动态震动不起作用，这就要求高度调整阀必须具有如下特性： 具有不感带（10±1）mm ；具有时间延时（3±1）s ；内腔充满硅油，起阻尼作用。 3CRH 的高度调整阀组成主要包括高度阀座、高度阀、水平杆、螺纹杆、调整环和下座等部件见图6 高度控制阀的主体采用螺钉固定在高度阀座上，阀座与摇枕相连，而该阀的阀杆铰接在转向架上。高度控制阀在转向架的位置可参见图6。 通过调整高度控制阀和转向架构架之间的螺纹杆的长度以便调整由于车轮