1、北京交通大學海濱學院畢業設計二. 我國動車的發展歷史我國高速轉向架繁榮的過程分為下面幾部分。（1）1950年左右，我國進行了自己設計制作被 21型客車所使用的轉向架， 生產出的類型有101型轉向架，102型轉向架，103型轉向架，但是它的行駛速度 是100Km/h，并且構造非常的繁重，運行的機械性能又很差，又笨重，因此被放棄。二十世紀五十年代四方廠研究的 202型轉向架，速度達120Km/h，采用H型 鋼板，二系油壓減震，導柱式定位。用與22型客車，曾是我國的主型客車轉向架， 與1986年停產。在20世紀70年代起，209型轉向架被浦鎮廠設計出來并進行大 規模生產，隨后其陸續設計改良出 209

2、T型號轉向架，209P型號轉向架與209PK 型號轉向架等。（2） 二十世紀九十年代之后，三大廠爭先恐后的開發了206WP型轉向架，206KP型轉向架與 CW-2，209HS型轉向架，經過實驗，最高實驗速度到達了 174Km/h。之后四方廠在206WP，206KP的基礎之上成功鉆研出了 SW-160型轉向 架，使車輛的抗側滾能力得到很大提升。浦鎮廠在209PK的程度上又研制出了209HS型轉向架，其構架速度為160Km/h。長客廠汲取了和英國購買的 BT10型轉 向架的技術之后，開發出了 CW-1, CW-2型兩個轉向架。（3） 1998年開始，各廠商又開始繼續研發了時速達到 200Km/h的

3、轉向架， 如四方廠的SW-200型轉向架，SW-200K轉向架，SW-300型轉向架；浦鎮廠的 PW-200型轉向架；長客廠的 CW-200型轉向架和CW-300型轉向架。分別優化了 一系，二系懸掛系統，基礎制動裝置與構架。（4）21世紀以來，我國分別從加、日、法、德四大機車制造公司學習先進的 技藝，共同開發了 CRH系列高速動車組轉向架，運行速度達200Km/h以上。2014 年1月，名為和諧號的動車在青島四方廠的軌道實驗基地進行速度實驗，這輛動 車創造出每小時速度達到600多公里的記錄。2017年我國自主研發復興號高速動 車組，在350Km/h的速度下復興號與和諧號380相比，總體能耗下降

4、了 10%，但 是復興號從300K/h提高到350Km/h，能耗大概增加20% 30%。北京交通大學海濱學院畢業設計第二章轉向架總體.轉向架類別本設計所參考的轉向架較于其他系列有所差別，它的動力轉向架擁有動力軸 與非動力軸，而非動力轉向架則全是非動力車軸。由于該動車組屬于動力分散型， 所以采取模塊化的方法來研發轉向架，為了達到這個目的，其主體結構和主要參 數相同，它們的最關鍵的差別就是動力轉向架會有驅動裝置和齒輪箱，并且由于 它擁有該設備會使得軸盤的裝配位置被占用，所以動車的動力軸的制動裝置通常 使用輪盤制動，而動車非動力軸與拖車的制動就會選擇使用軸盤制動。本課題設 計的是250Km/h高速動

5、車組非動力轉向架，所以下面的內容將主要是圍繞非動力 轉向架展開。二. 非動力轉向架介紹本課題設計非動力轉向架應為了達到其速度到250Km/h，因此，需要其轉向架擁有好的構造方法和擁有互換性的標準零部件。盡最大可能降低車輪與鋼軌的 磨耗，保持轉向架運行的舒適，平穩和快速通過彎道的能力，并選擇合理的構架 方式，車輪尺寸，踏面形式等，結合我國現有的高速動車組生產的技術水平和經 驗，充分運用三維建模技術和結構強度分析，完善研究計劃，改良出功能超群， 可在我國量產的高速動車組拖車轉向架。動力軸與非動力軸的結構不同點在于：(1) 使用軸盤作為基礎制動裝置。(2) 車輪使用整體軋制曲型腹板車輪。(3) 使用

6、Z型牽引拉桿。(4) 通過動態計算確定軸箱裝置的彈簧剛度，轉臂節點的垂向和水平定位剛 度，各向液壓減震器的間隙，側向止擋，剛度等參數。三. 轉向架存在的問題與普通的轉向架相比，動車組轉向架一定要搞定其在運行過程中的舒適，平 穩和快速順利通過彎道的能力，只有處理好這些重要問題，列車的行駛才能更加 安全。因此，研究高速動車組轉向架務必需要搞定接下來的幾個難題：北京交通大學海濱學院畢業設計四. 主要技術參數表2.1轉向架主要技術參數編號名稱數值1設計速度250 Km/h2最高速度300 Km/h3轉向架重量7.6 t4車軸的重量17 t5單軸簧下的重量1.97 t6輪對內側的距離1353 mm7車軸

7、距2700 mm8軌道距1435 mm9單車通過時允許的最小曲線半徑160 m10車軸形式帶制動盤座的空心車軸11車輪形式全加工輕型車輪12全新車輪的輪徑890 mm13磨耗到限的車輪直徑810 mm14滾動軸承的內部直徑130 mm15抗蛇形減震器橫間距2650 mm16軸箱彈簧中心線橫間距2000 mm17空氣彈簧中心線橫間距2000 mm18轉向架承臺上平面自距離1009 mm19軸頸中心線橫間距2000 mm北京交通大學海濱學院畢業設計四.構架的斷面尺寸轉向架的構架尺寸和壁厚主要基于轉向架的負載形式和負載的大小，基于其 強度和剛度條件以及參考相同類型構架的結構和在檢查期間暴露的問題。本

8、課題 設計采用H型鋼板焊接架，所以在焊接過程中應盡量避免焊縫集中和多處焊縫交 叉，從而減少交叉口內部應力的發生。轉向架構架的設計是一個完全封閉的部分。使用的上蓋和下蓋是筆直的邊緣。這直接增加了側面部件的橫截面積，從而增加 了側面部件的整體機械強度并使構架的外觀更加簡單美觀，也更好地避免因水引 起的外殼腐蝕。因此，根據車輛設計參考手冊轉向架的第185頁，表W 37幾種客車焊接構架的斷面尺寸及壁厚，選取下面數據：構架側梁斷面中部（高X寬）254*190 (210) mm斷面端部（咼X寬）150*140 (160) mm上下蓋板厚度12 mm腹板厚度12 mm構架橫梁直徑?168.3 mm壁厚14.

9、2 mm構架中部斷面圖如圖3.2，構架端部斷面圖如圖3.3,橫梁斷面如圖3.4所示:橫向主要囊括影響于動車的風力和通過彎道時的離心力。計算時，車身和轉向架的離心力通常是分開考慮的。 各類車輛的重心設計在輪對中心線上面 1.6米的地方。因此，外軌超高量h與運行曲線半徑R其中的數學關系如下:211.8?2?.車軸的設計高速動車組轉向架的車軸作為其承載部件之一，動車組高速運行的負荷非常復雜。它不僅承受軸承壓力，基本制動裝置提供的制動力和線路不規則造成的沖 擊負載，還承受在通過彎道時的橫向運動作用于轉向架的各種負載。因此，在設 計過程中應充分考慮其確保其具有足夠的強度和剛度。作為轉向架的重要組成， 車

10、軸的重量是軸箱懸掛以下質量，其重量在很大層面中引領了輪軌動態負載的數北京交通大學海濱學院畢業設計值。因此，在車軸制作行程中，應確定在符合強度要求的要求下，盡可能的減小車軸的重量，以減小車輪與導軌之間的動態負載，保證行駛的質量。2.5.2校核車軸強度軸頸的部位的疲勞許用應力經查書得：使用 LZ 鋼時，取? ?= 98.1 ?使用 50 鋼時，取? ?= 116.2 ?無壓力配合的部位的疲勞許用應力：使用 LZ 鋼時，取? ?= 137 ?使用 50 鋼時取? ?= 162 ?輪座疲勞許用的應力：使用 LZ 鋼時，取? ?= 98.1 ?使用 50 鋼時，取? ?= 116.2 ?車軸的截面強度安

11、全系數按下面公式進行計算：n=T?1-0在輪對組裝好之后。應該對輪對的內側距和輪對差進行測量，并且檢查壓入 力的大小和壓力曲線圖是否合格。對于檢驗成功的輪對，要求于壓力曲線紙帶的 上面寫下輪對的號碼、裝配的時間、裝配的工作人員等，用來為日后的檢查做準 備。最后，壓裝好的輪對還需要進行動平衡實驗，合格的輪對應該滿足動平衡需 求，否則就會按照規定偏心旋削輪輞內側調整。當然，除了車輪踏面和制動盤之 外，其余的表面都應該涂上清油，在制動盤除兩側的摩擦面和安裝面外，其余的 部分應該涂紅色油漆。車軸與制動盤組裝合格的也應該涂打防松標記，這樣就可 以進行最后的檢查驗收，在所規定的車軸軸端部分的扇形面內刻打上

12、檢查、驗收 的鋼印，并且打上組裝的鋼印，就可以進行交付使用。北京交通大學海濱學院畢業設計由上面可知:其軸承選取TBU ?130 x?230 X160型號的圓錐滾子軸承。北京交通大學海濱學院畢業設計通過文獻資料結合自由膜式的空氣彈簧進行垂向剛度的推導演算，我們得到 了上面的三個公式，從這些公式中我們可以得到一個結論，那就是各個參數對空 氣彈簧的垂向剛度都會有一定的影響。（1）內部壓力的影響從第一個公式中，我們能夠得出結論，它的內部的壓力 ？?數值越高的時候， 其垂向剛度就會越大。如果我們不思考其各種閥體和孔洞的互相影響，他的外負 載越來越大的時候，內部的壓力值就會越來越高，這就會使得空氣彈簧的垂

13、向剛 度的數值變大。因此會在這個進程之中就要使得其自振頻率保持相對數值不變化。 通常情況下在轉向架的載重是知道的時候，由于空氣彈簧的剛度需要，其內部壓 力也跟著確定了。所以在動車組轉向架運行的過程中，需要保證空氣彈簧內部壓 力的氣體壓強數值時恒定的，也可以允許擁有一定的變化范圍。但是如果其氣體 密封性能不好或者內部壓力值變來變去，這樣就會導致在行使的過程中出現交通 事故。（2）初始體積的影響初始體積V。是其橡膠囊部分與構架形成的附加空氣室的和。通過上面的公式， 我們可以分析出，總體積與空氣彈簧的垂向剛度值 K是呈現反比例的關系的，也 就是說其總體積越大的時候，空氣彈簧的垂向剛度就會變的更小。橡

14、膠囊的體積 通常是一個定值，所以只能夠來加大構架的附加空氣室的體積讓其垂向剛度值產 生一定的變化，但是因為存在車輛限界與構架結構的局限等多種因素。因此，構 架附加的空氣室不可能會過于大，所以可以在設計的過程中進行適當的增加附加 空氣室的體積的方法，但這并不是導致垂向剛度發生改變的主要方式。（3）有效面積的影響第一個公式中A。稱為空氣彈簧的有效承壓面積，它的數值與不同類型的空氣彈 簧的橡膠囊，不同的上下蓋板的參數與形狀都有著很大的關系。但是它的設計條 件與附加空氣室相比更為可以控制，所以大多采用更換上下蓋板的外貌和數值的 方法來得到完美的剛度曲線。（4）多變指數的影響在靜壓下，n=1，我們可以經

15、由第一個公式計算出來的數值就是我們所說的垂 向靜剛度。我們可透過公式分析出多變指數 n對其垂向剛度沒有任何關系的影響，北京交通大學海濱學院畢業設計但是對垂向動剛度就不一樣了。由于動車組高速運行的進程中，其多變指數的數 值并不會是1,因此多變指數n就可以來控制其垂向動剛度的曲線程度。342計算橫向剛度自由膜式空氣彈簧其橫向特性形狀系數與材質所擁有的橫向剛度對空氣彈簧 有著很大的影響。但是它們分別是通過參數設計與進行試驗來得到的。所以，應 該先計算出空氣彈簧的橫向特性形狀系數。經過推導得到如下表達式：通過對自由膜式的空氣彈簧的橫向剛度進行公式的推導，我們得到了上面的兩個公式。通過對公式的分析，我們可以很清晰的得出結論，那就是各個參數對其 橫向剛度都能夠導致其狀態的改變。因此，空氣彈簧的橫向剛度和橫向特性形狀 系數b,有效面積A。和空氣彈簧的囊內部壓力po是呈現正比的狀態的。而空氣囊本 身的橫向剛度就需要經由其他的試驗來進行判定。北京交通大學海濱學院畢業設計.主要技術參數表7.1基礎制動裝置主要參數序號項目參數1常用制動缸活塞面積？?？323.62緊急制動工作壓力kPa60