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CRH1型动车组轮对结构设计（拖车空心车轴、新轮）-- 课程设计目录一课题 (3)二CRH1轮对CAD设计 (4)车轴CAD设计 (5)车轮CAD设计 (7)三CRH1轮对CAE分析 (10)四轮对装配应力分析 (18)附件 (28)总结 (30)第2页共31 页第3 页 共 31 页一、 课题CRH1型动车组由5辆动车和3辆拖车组成，安装有10个动力转向架和6个非动力转向架；CRH1以瑞典Regina型动车组为原型，通过青岛BSP 公司内部技术消化，在国内生产的、负荷UIC518规定的运行品质和高可靠性要求等。
由于我国高铁投入运营时间尚短，设计理念、设计方法不能与德国、法国、日本这些高铁大国同日而语，而通过试验运行来检验其设计合理性势必会有风险而且会增加设计周期减少经济效益，因而必要的计算机辅助分析与仿真是必不可少的。
下面就以CRH1动车组轮对为研究对象，建立其有限元模型。
按照相关标准，应用solidworks2013对其进行CAD/CAE 设计分析。
附：CRH1动车组拖车转向架主要参数二、CRH1轮对CAD设计CRH1轮对为空心车轴，拖车轮对按照EN13103进行设计，设有相应的制动盘座（轴盘制动）。
带有拆卸用注油孔的整体式车轮，车轮材质为ER9，车轮寿命为150万km，车轮内侧距1353mm。
为提高车轴的疲劳安全性，采用高频淬火热处理和滚压工艺。
轮对组装采用热压装配整体车轮工艺方法。
第4页共31 页第 5 页 共 31 页⒈车轴CAD 设计：拖车空心车轴尺寸及公差要求如下图所示。
车轴建模过程如下图所示：第6页共31 页建立草图（车轴轮廓）-旋转基体（成型）-拉伸切除（孔特征）第 7 页 共 31 页2.车轮CAD 设计：拖车车轮尺寸及公差要求如下图所示。
车轮建模过程如下图所示：第8页共31 页建立草图（车轮轮廓）-旋转基体（成型-孔特征、踏面特征、幅板特征）轮对装配实体造型如图所示：第9页共31 页第 10 页 共 31 页三、 CRH1轮对CAE 分析 Ⅰ.车轴CAE 分析为了研究CRH1动车组运行的安全性和可靠性，按照EN 13103-2002《轮对转向架/非动力车轴——设计方法》标准，对该车轴进行强度分析。
第二章转向架第一节概述动车组的每个车体下装有两个转向架。
动车下是动力转向架(SKMB-200)，拖车下是拖车转向架(SKTB-200)，所不同的是动力转向架有牵引电机和驱动装置而拖车转向架没有。
转向架除了承担车体的全部重量外，更重要的是承担动车组的高速运行任务。
转向架主要由构架、轮对轴箱、牵引装置、基础制动装置、二系悬挂装置、驱动装置部分组成（参见图2-1和2-2）。
动力转向架拖车转向架图2-1 转向架外观照转向架的主要特点是采用了轻量化设计、焊接构架、二系空气弹簧、盘型制动、转臂式轴箱定位、单拉杆牵引、电机采用架悬方式等。
转向架的主要参数如表2-1所示。
动力转向架图2-2 转向架结构示意图第二节转向架构架转向架构架的主要结构特点如下：1)选用与转臂式轴箱定位方式相对应的转向架构架结构。
2)转向架构架的形状采用H形，由侧梁和横梁、相关支座、连接梁等构成。
3)转向架构架分为动车转向架构架和拖车转向架构架两种类型。
4)为适应将来的有源控制和半有源控制方式，选用了简便易于更换的二系横向减振器安装座。
5)转向架构架应具备足够的强度，设计寿命为20年。
6)转向架构架在焊接组装后应进行退火处理。
7)设计按照JIS E 4207（铁路车辆用转向架构架‐设计通则）进行。
根据JIS E 4208（铁路车辆用转向架的载荷试验方法）实施静态载荷试验，并进行强度确认。
一、侧梁组成侧梁采用钢板焊接组装结构。
侧梁的两前端、由设置有圆弹簧的弹簧帽构成，在中央部分安装空气弹簧支架。
采用耐候钢板SMA490BW（JIS G 3114），铸钢件材质采用SCW480（JIS G 5101），日本E2系虽然部分采用了SCC60（特殊铸钢，不对应JIS规格），但是考虑到今后国产化的要求，使用一般铸钢。
此外，转向架构架所使用的钢材，为能适应在极低温度条件下的使用条件，考虑了材料的低温脆性。
二、横梁组成横梁采用无缝钢管结构，内部可作为空气弹簧的辅助空气室使用。
附录2铁路货车主要轮对型式和基本尺寸轮对型式根据车轴型式确定，如图F2。
2—1所示；基本尺寸应符合表F2。
2-1的规定。
附录2铁路货车主要轮对型式和基本尺寸轮对型式根据车轴型式确定，如图F2。
2—1所示；基本尺寸应符合表F2。
2—1的规定。
图 F2.2—1 滚动轴承轮对表F2。
2—1铁路货车车轴型式、基本尺寸和理化性能F2。
3。
1 车轴型式和基本尺寸车轴型式如图F2。
3—1所示，基本尺寸应符合表F2.3-1的规定。
图F2。
3—1 滚动轴承车轴表 F2.3—1铁路货车车轮型式、基本尺寸和理化性能F2.4.1 车轮型式和基本尺寸F2.4。
1.1 符合标准TB/T2817－1997的辗钢整体车轮型式如图F2.4-1所示,基本尺寸应符合表F2。
4—1的规定。
图F2。
4—1 TB/T2817－1997标准的辗钢整体车轮表 F2。
4-1F2。
4。
1。
2 符合TB/T1013—1999标准的铸钢整体车轮型式如图F2。
4-2所示，基本尺寸应符合表F2.4—2的规定。
F2.4—2 TB/T1013—1999标准的铸钢整体车轮型式表2.4—2F2.4。
1.3 符合GB/T8601－1988标准的辗钢整体车轮型式如图F2。
4—3所示,基本尺寸应符合表F2.4-3的规定。
图F2。
4—3 GB/T 8601－1988标准的辗钢整体车轮表 F2。
4—3F2.4。
2 车轮的理化性能F2。
4。
2。
1 车轮的化学成分F2.4.2。
1.1 （TB／T2817—1997)车轮的化学成分(熔炼分析）应符合表F2.4—4的规定。
表F2.4-4注：Cr、Ni、Cu的含量均不大于0。
25％,且Cr+Ni+Cu不大于0.50%。
F2。
4。
2.1.2 （TB／T1013—1999）车轮的化学成分（熔炼分析）应符合表F2。
4-5的规定。
表F2。
4-5F2.4。
2.1。
3 (GB/T 8601—1988)车轮的化学成分（熔炼分析）应符合表F2.4-6的规定。
第三章牵引系统第一节概述主牵引系统主要由受电弓、牵引变压器、牵引变流器及牵引电机组成。
受电弓通过电网接入25kV的高压交流电，输送给牵引变压器，降压成1500V的交流电。
降压后的交流电再输入牵引变流器，通过一系列的处理，变成电压和频率均可控制的三相交流电，输送给牵引电机，通过电机的转动而牵引整个列车。
图 3-1 主牵引系统示意图主牵引基本动力单元由1台牵引变压器、2台牵引变流器、8台牵引电机构成，1台牵引变流器驱动4台牵引电机。
四台牵引电机并联使用。
四台牵引电机特性差异控制在±5％以内，以便电流负荷分配均匀。
动车组有两个相对独立的主牵引动力单元。
正常情况下，两个牵引单元均工作。
当设备故障时，M1车和M2车可分别使用。
另外，整个基本单元可使用VCB切除，不会影响其它单元工作。
一、系统原理主电路简图如图3-2所示，受电弓从接触网25kV、50Hz单相交流电源受电，通过主图 3-2 主电路简图断路器VCB连接到牵引变压器原边绕组上。
主电路开闭由VCB控制。
牵引变压器牵引绕组设两组，原边绕组电压25kV时，牵引绕组电压1500V。
主电路系统以M1车、M2车的两辆车为1个单元。
主电路系统原理参见图3-2主电路简图。
更详细的可参见附图中的《主电路接线图》。
二、系统布置主牵引系统车底电气设备布置参见图3-3。
2、6号车车下各设一台牵引变压器，而2号车（M2）、3号车（M1）、6号车（M2）、7号车（M1s）的车底下均悬挂一台牵引变流器，及车下转向架分别安装4台牵引电机。
其中4号车和6号车车顶均设受电弓、保护接地开关EGS、故障隔离开关一套，2号车和6号车的车下均设高压机器箱；2、3、4号车之间和5、6号车之间的车顶上设置高压电缆连接器，为了方便摘挂，在4、5号车之间的车顶上，设置了高压电缆用倾斜型电缆连接器。
三、车辆编组车辆编组如图3-3所示。
图 3-3 车辆编组图四、设备构成主电路设备构成如表3-1所示。
目录5.1 转向架概要 (4)5.1.1 转向架功能 (4)5.1.2 转向架基本组成及各部分的作用 (4)5.1.3 转向架的主要技术要求 (5)5.1.4 CRH2型动车组转向架概况 (5)5.2 转向架构架 (9)5.2.1基本结构 (9)5.2.2 构架组成 (9)5.2.3 构架强度设计 (13)5.2.4构架强度计算 (15)5.2.5构架静载荷试验 (16)5.3 轮对组装 (16)5.3.1 车轮 (18)5.3.2 车轴 (18)5.3.3 制动盘 (19)5.3.4 齿轮装置 (19)5.4 轴箱装置 (19)5.4.1 轴箱体 (20)5.4.2 轴箱前盖 (20)5.4.3 轴箱后盖 (20)5.4.4橡胶弹性定位节点 (21)5.4.5 轴承单元 (21)5.4.6 轴承温度检测器 (21)5.4.7 速度传感器 (21)5.5 一系悬挂装置 (21)5.5.1 轴箱弹簧装置及防雪罩 (22)5.5.2 轴箱垂向减振器 (23)5.5.3 橡胶弹性定位节点 (24)5.5.4 轮对起吊装置 (24)5.6 二系悬挂装置 (24)5.6.1 结构布置及特点 (24)5.6.2 空气弹簧装置 (25)5.6.3 中央牵引拉杆座及牵引拉杆 (29)5.6.4 横向减振器 (30)5.6.5 抗蛇行减振器 (31)5.6.6 横向止档 (31)5.7 驱动装置和齿轮箱 (32)5.7.1 工作原理 (32)5.7.2 挠性浮动齿式联轴节 (32)5.7.3 驱动装置工作特点 (34)5.7.4 齿轮装置 (35)5.8 转向架制动装置 (36)5.8.1 气—液转换装置 (37)5.8.2 卡钳制动装置 (38)5.9 踏面清扫装置 (41)5.10 安全检测 (41)5.11 接地装置 (42)5.12 速度检测 (42)5.12.1 AG37速度传感器 (42)5.12.2 AG43速度传感器 (43)5.12.3 LKJ2000速度传感器 (43)5.13 扫石器（转向架排障装置） (44)5.14转向架动力学性能 (44)5.14.1 动力学性能计算分析 (45)5.14.2 滚动振动实验台试验 (48)5.14.3 胶济线线路试验 (50)第5章转向架5.1 转向架概要5.1.1 转向架功能转向架是动车组车辆系统中最重要的组成部件之一，其结构设计是否合理直接影响车辆的运行品质、动力性能和行车安全。
