第七章 車體設(shè)計及其典型結(jié)構(gòu)

1、北京交通大學(xué)海濱學(xué)院第七章 車體設(shè)計及其典型結(jié)構(gòu)北京交通大學(xué)海濱學(xué)院1）運載功能2）結(jié)構(gòu)安全功能3）良好的工藝性、可維修性、運行可靠性4）在確保結(jié)構(gòu)安全的前提下降低車體自重5）美學(xué)功能o 車體的功能主要通過承載結(jié)構(gòu)、車輛設(shè)施、內(nèi)部裝飾及其工 業(yè)設(shè)計技術(shù)予以實現(xiàn)。第一節(jié)第一節(jié) 車體的功能、結(jié)構(gòu)承載形式及主要類型車體的功能、結(jié)構(gòu)承載形式及主要類型一、車體的功能要求北京交通大學(xué)海濱學(xué)院（一）概述（一）概述o 從結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的角度看，車體結(jié)構(gòu)分承載結(jié)構(gòu)和非承載結(jié)構(gòu)o 承載結(jié)構(gòu) 車體中抵抗外力和變形功能部分，是車體的骨架和蒙板。o 非承載結(jié)構(gòu) 指車門及操縱機(jī)構(gòu)、風(fēng)道和座椅及其它內(nèi)裝件等附屬于車體結(jié)構(gòu)但不參與

2、承載的部分。o 車體承載結(jié)構(gòu)通常由質(zhì)強(qiáng)比高、耐腐蝕性好的金屬材料制成的板梁通過焊接或鉚接等方法組成的結(jié)構(gòu)，早期采用鋼材制成?，F(xiàn)還有多種復(fù)合材料，如玻璃鋼、三明治復(fù)合板材等。o車體承受各種載荷的取值、作用方式以及作用位置，要復(fù)合設(shè)計與試車體承受各種載荷的取值、作用方式以及作用位置，要復(fù)合設(shè)計與試驗規(guī)范規(guī)定的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。驗規(guī)范規(guī)定的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。第一節(jié)第一節(jié) 車體的功能、結(jié)構(gòu)承載形式及主要類型車體的功能、結(jié)構(gòu)承載形式及主要類型二、車體結(jié)構(gòu)的承載形式北京交通大學(xué)海濱學(xué)院（二）車體結(jié)構(gòu)的承載形式（二）車體結(jié)構(gòu)的承載形式 o 軌道車輛車體承載結(jié)構(gòu)劃分為底架、側(cè)墻、端墻及車頂?shù)?。o 承載形式主要為整體承載型、側(cè)

3、壁和底架共同承載型和底架 （車架）承載型三類。1. 整體承載型（圖71）o 客車和貨車中的棚車等車體結(jié)構(gòu) 由底架、側(cè)墻、端墻及車 頂經(jīng)焊接或鉚接使車體的這幾大部分牢固地成為一個整體而 組成了箱型結(jié)構(gòu)。 o 底架 由大梁（端梁、牽引梁、中梁及側(cè)梁）與地板組成通 過盤心或旁承支承在轉(zhuǎn)向架上。 第一節(jié)第一節(jié) 車體的功能、結(jié)構(gòu)承載形式及主要類型車體的功能、結(jié)構(gòu)承載形式及主要類型二、車體結(jié)構(gòu)的承載形式北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 側(cè)墻、端墻及車頂由許多縱向梁和橫梁（柱）以及蒙皮 （薄鋼板）或擠壓型才組焊而成。o 特點：充分發(fā)揮所有結(jié)構(gòu)材料的承載能力，易于達(dá)到強(qiáng)度 高、抗變形能力強(qiáng)和重量輕的設(shè)計目標(biāo)。o 又分

4、開口箱型結(jié)構(gòu)和閉口箱型結(jié)構(gòu)兩種。（圖71） 第一節(jié)第一節(jié) 車體的功能、結(jié)構(gòu)承載形式及主要類型車體的功能、結(jié)構(gòu)承載形式及主要類型二、車體結(jié)構(gòu)的承載形式開口箱型結(jié)構(gòu)：底架沒有金屬地板，僅有鍍鋅鐵皮與各梁件組成開口箱型結(jié)構(gòu)。閉口箱型結(jié)構(gòu)：底架地板橫梁上面（或底架下面）設(shè)有金屬波紋地板所組成的閉口箱型結(jié)構(gòu)。北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 整體承載結(jié)構(gòu)的客車車體的骨架是由很多輕巧的縱向桿件及橫向桿件組成一個個結(jié)構(gòu)環(huán)，再與金屬包板組焊在一起后具有很大的強(qiáng)度和剛度。o 這種結(jié)構(gòu)形式可以較側(cè)壁承載結(jié)構(gòu)更為輕巧，并有可能將底架中部的一段笨重中梁取消，從而制成無中梁的底架結(jié)構(gòu)。圖7-2.第一節(jié)第一節(jié) 車體的功能、結(jié)構(gòu)承載

5、形式及主要類型車體的功能、結(jié)構(gòu)承載形式及主要類型二、車體結(jié)構(gòu)的承載形式北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 按側(cè)壁結(jié)構(gòu)的不同，整體承載式機(jī)車車體又分桁架式、框架式側(cè)壁承載機(jī)車車體。1）桁架式側(cè)壁承載機(jī)車車體（圖74）o 構(gòu)成 由桁架、側(cè)壁、底架、車頂和司機(jī)室?guī)撞糠纸M成。o 桁架的下弦桿就是底架的側(cè)梁，上弦緊接車頂。o 上、下弦桿用立柱和斜桿連接成桁架，承受全部垂向載荷和縱向力。o 車頂由可拆卸的部分組成，車頂外壁焊接在骨架上。o 司機(jī)室由骨架和鋼板制成，座落在牽引梁上與桁架相連接。o 特點 由于側(cè)壁桁架的斜撐作用，使側(cè)壁具有較好的穩(wěn)定性第一節(jié)第一節(jié) 車體的功能、結(jié)構(gòu)承載形式及主要類型車體的功能、結(jié)構(gòu)承載形式

6、及主要類型二、車體結(jié)構(gòu)的承載形式北京交通大學(xué)海濱學(xué)院北京交通大學(xué)海濱學(xué)院2）框架式側(cè)壁承載機(jī)車車體（圖75）o 組成 由立柱、中間桿和上、下弦桿構(gòu)成框架。o 框架和覆蓋在其外面的鋼板所構(gòu)成的側(cè)壁承受全部的垂向 載荷和縱向力，車體具有較大的強(qiáng)度和剛度。側(cè)壁開孔不受限制，能最大限度地減輕機(jī)車質(zhì)量。第一節(jié)第一節(jié) 車體的功能、結(jié)構(gòu)承載形式及主要類型車體的功能、結(jié)構(gòu)承載形式及主要類型二、車體結(jié)構(gòu)的承載形式北京交通大學(xué)海濱學(xué)院2.側(cè)壁和底架共同承載型o 也稱側(cè)壁承載結(jié)構(gòu)， 部分貨車如敞車沒有車頂，載荷由側(cè)墻、端墻和底架共同承擔(dān)，即屬于這類承載結(jié)構(gòu)。o 又分桁架式結(jié)構(gòu)和板梁式結(jié)構(gòu)。o 桁架式結(jié)構(gòu)桁架式結(jié)構(gòu)

7、側(cè)、端墻的骨架為桁架式骨架和木墻板結(jié)構(gòu)；側(cè)、端墻的骨架為桁架式骨架和木墻板結(jié)構(gòu)；o 板梁式結(jié)構(gòu)板梁式結(jié)構(gòu) 在側(cè)、端墻的骨架上敷以金屬板后就形成。在側(cè)、端墻的骨架上敷以金屬板后就形成。3. 底架承載型（圖76，圖77）o 設(shè)備或裝載貨物的重量及其它的載荷，均由底架（或稱車架）予以承擔(dān)。o 對底架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求很高，中梁及邊梁都很強(qiáng)。o 圖76為魚腹型梁的底架承載結(jié)構(gòu)；o 圖77為一種底架承載型內(nèi)燃機(jī)機(jī)車車架斷面。第一節(jié)第一節(jié) 車體的功能、結(jié)構(gòu)承載形式及主要類型車體的功能、結(jié)構(gòu)承載形式及主要類型二、車體結(jié)構(gòu)的承載形式北京交通大學(xué)海濱學(xué)院北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 對于高速磁懸浮列車，還是高速輪軌列車或城

8、市車輛，在 額定牽引功率下，盡可能降低能耗以實現(xiàn)運行的高運能和 低成本，是一個永恒的追求目標(biāo)。o 輕量化對于客車來說就是節(jié)能增效。1）采用輕量化材料，以輕質(zhì)高強(qiáng)度材料代替高密度材料；2）運用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)。在已有的材料和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，根 據(jù)設(shè)計要求，設(shè)置參數(shù)和約束，采用最優(yōu)化技術(shù)得到最輕 量結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計方案。第二節(jié)第二節(jié) 車體的輕量化設(shè)計車體的輕量化設(shè)計輕量化設(shè)計的途徑輕量化設(shè)計的途徑北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 表71列舉了常用鋼和鋁合金材質(zhì)的力學(xué)性能。o 鋁的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度約為鋼的1/22/3，密度為鋼的1/3，縱向彈性模量為鋼的1/3，屈服極限為鋼的1/22/3。o 鋁合金車體缺點：o 耐

9、腐蝕性能低于不銹鋼。o 鋁的熔點低。第二節(jié)第二節(jié) 車體的輕量化設(shè)計車體的輕量化設(shè)計一、輕金屬材料的選擇（一）幾種金屬材質(zhì)的力學(xué)性能比較（一）幾種金屬材質(zhì)的力學(xué)性能比較北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 在動態(tài)受力的情況下，用應(yīng)力比值表示應(yīng)力的類別，即o R = R = minmin/maxmax o 對于車體最不利的沖擊因子，則可求的應(yīng)力比為o o 圖78表示了從靜態(tài)到純交變應(yīng)力之間整個頻譜的應(yīng)力極限特征線。各種材料之間的應(yīng)力極限特征曲線具有很大差異o 圖79表示相同動態(tài)力水平下的不同材料的重量比， 比值決定于應(yīng)力比R。 以動態(tài)上限應(yīng)力maxmax 代替代替 靜態(tài)的材料屈服應(yīng)力靜態(tài)的材料屈服應(yīng)力0.20.

10、2。第二節(jié)第二節(jié) 車體的輕量化設(shè)計車體的輕量化設(shè)計一、輕金屬材料的選擇（二）在相同動態(tài)力水平下鋼和鋁結(jié)構(gòu)材料的重量比（二）在相同動態(tài)力水平下鋼和鋁結(jié)構(gòu)材料的重量比54. 03 . 013 . 0-1-沖擊因子靜載荷沖擊因子靜載荷R北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 在靜態(tài)（R=1）與動態(tài)受力特征值1R0范圍，鋁結(jié)構(gòu)比鋼結(jié)構(gòu)重量輕40%50%；o 對稱循環(huán)時（R=1），重量減縮僅15%20%。o當(dāng)考慮到制造工藝和焊接技術(shù)上的減縮因素，鋁結(jié)構(gòu)車體的重量比之筒形的鋼結(jié)構(gòu)車體可減縮30%第二節(jié)第二節(jié) 車體的輕量化設(shè)計車體的輕量化設(shè)計一、輕金屬材料的選擇（二）在相同動態(tài)力水平下鋼和鋁結(jié)構(gòu)材料的重量比（二）在相同動態(tài)

11、力水平下鋼和鋁結(jié)構(gòu)材料的重量比北京交通大學(xué)海濱學(xué)院北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 20世紀(jì)60年代以來，德國近郊電動車、城市軌道車輛和普通 鐵路客車，采用鋁合金車體，歐洲鐵路用鋁質(zhì)車體最多。o 鋁質(zhì)車體迅速發(fā)展的原因：1）車體自重輕； 比鋼質(zhì)車體可減輕1/41/3左右。2）簡化了結(jié)構(gòu)；在足夠剛度下，采用中空斷面擠壓型材，減少車體 上眾多的橫向桿件。3）新型鋁合金的開發(fā)，大大地改善了加工性和可焊性。o 以含銅鋼制造的車體鋼結(jié)構(gòu)作為參照（系數(shù)為1），對三種 材料制造車體鋼結(jié)構(gòu)總體費用比較。 擠壓型材的鋁合金車體與鋼制車體相當(dāng)，不銹鋼車體稍貴為 1.05。第二節(jié)第二節(jié) 車體的輕量化設(shè)計車體的輕量化設(shè)計一、輕

12、金屬材料的選擇（三）鋼制和鋁制車體的經(jīng)濟(jì)性比較（三）鋼制和鋁制車體的經(jīng)濟(jì)性比較北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 鋼材和鋁材的材料特性有較大差異。第二節(jié)第二節(jié) 車體的輕量化設(shè)計車體的輕量化設(shè)計二、鋁合金車體的結(jié)構(gòu)特征及其設(shè)計與制造工藝（一）鋁合金車體與鋼車體的結(jié)構(gòu)比較（一）鋁合金車體與鋼車體的結(jié)構(gòu)比較o 彈性模量o 在塑性范圍的工作能力o 熔點溫度o 單位重量價格1/3/ALstEE1/2/ALstWW1/5 . 2/ALstTT3/1/ALstMPMPo 由它們制成的車體筒形結(jié)構(gòu)的橫截面各自具有特有的特性。o 為彌補(bǔ)鋁合金剛度不足，鋁結(jié)構(gòu)車多采用擠壓型材。北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 圖710為鋼制與鋁制車體

13、結(jié)構(gòu)比較圖o 鋼結(jié)構(gòu)車體一般采用Z形、L形或U形組焊件或壓型件作為車體的橫桿件，外敷薄鋼板，地板用薄鋼板壓制的波紋地板。車頂用其它材料制成，載荷由底架梁承擔(dān)。第二節(jié)第二節(jié) 車體的輕量化設(shè)計車體的輕量化設(shè)計二、鋁合金車體的結(jié)構(gòu)特征及其設(shè)計與制造工藝（一）鋁合金車體與鋼車體的結(jié)構(gòu)比較（一）鋁合金車體與鋼車體的結(jié)構(gòu)比較北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 全鋼結(jié)構(gòu)的主體電氣設(shè)備安裝位置（圖711）。o 全鋁結(jié)構(gòu)車體采用斷面形狀較復(fù)雜的擠壓型材，形成整體的復(fù)合地板（712）。第二節(jié)第二節(jié) 車體的輕量化設(shè)計車體的輕量化設(shè)計二、鋁合金車體的結(jié)構(gòu)特征及其設(shè)計與制造工藝（一）鋁合金車體與鋼車體的結(jié)構(gòu)比較（一）鋁合金車體與鋼

14、車體的結(jié)構(gòu)比較北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 用鋁合金代替鋼作為承載車體的結(jié)構(gòu)材料，在選擇鋁合金的種類和車體的結(jié)構(gòu)形式上都應(yīng)作相應(yīng)的改變。o 為了彌補(bǔ)鋁合金彈性模量低，車體采用大型中空斷面的擠壓鋁合金型材。o 根據(jù)車體不同部位的強(qiáng)度要求選用鋁合金型材的材質(zhì)。o 在車體結(jié)構(gòu)設(shè)計中要注意車體的動態(tài)特性，特別對于高速車輛的車體要考慮結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度。o 對于焊縫的布置和選型，要注意焊接的變形和焊接造成可能對母材強(qiáng)度的降低，以及焊接缺陷的影響。o 在制作車體時，要合理選擇材質(zhì)和焊條從而達(dá)到更合理的匹配。第二節(jié)第二節(jié) 車體的輕量化設(shè)計車體的輕量化設(shè)計二、鋁合金車體的結(jié)構(gòu)特征及其設(shè)計與制造工藝（二）鋁合金車體的設(shè)計

15、與工藝特點（二）鋁合金車體的設(shè)計與工藝特點北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 圖713和714所示分別為德國和英國兩種全鋁結(jié)構(gòu)車體斷面，車底架地板均采用由寬度達(dá)400600mm的中間帶斜筋板的幾塊中空擠壓型材并接而成。側(cè)縱梁、側(cè)墻板、車頂小圓弧部及車頂板均采用大型中空截面擠壓型材。第二節(jié)第二節(jié) 車體的輕量化設(shè)計車體的輕量化設(shè)計二、鋁合金車體的結(jié)構(gòu)特征及其設(shè)計與制造工藝（二）鋁合金車體的設(shè)計與工藝特點（二）鋁合金車體的設(shè)計與工藝特點北京交通大學(xué)海濱學(xué)院北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 圖715為日本東京市郊10系新車所采用的大型中空斷面的擠壓鋁合金型材。特點：1）剛性高，降噪效果好，乘車舒適性較好。2）質(zhì)量比鋼制車體

16、輕，大幅度降低軸重，從而降低運營成本。3）車體使用鋁合金材料，可回收，對環(huán)境損害低，壽命周期成本低。4）防腐性好，可實現(xiàn)無涂裝設(shè)計。5）采用不燃性材料，防火性能好。6）能擴(kuò)大自動化焊接范圍，提高生產(chǎn)率，降低成本 提高質(zhì)量。第二節(jié)第二節(jié) 車體的輕量化設(shè)計車體的輕量化設(shè)計二、鋁合金車體的結(jié)構(gòu)特征及其設(shè)計與制造工藝（二）鋁合金車體的設(shè)計與工藝特點（二）鋁合金車體的設(shè)計與工藝特點北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 圖716表示金屬及非金屬各種材料的剛度指標(biāo)，鋼材的剛度指標(biāo)在金屬材料中屬于最高的，此外還可通過結(jié)構(gòu)設(shè)計采取措施提高剛度指標(biāo)。第二節(jié)第二節(jié) 車體的輕量化設(shè)計車體的輕量化設(shè)計三、新型輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料及其在車體結(jié)

17、構(gòu)的應(yīng)用（一）釬焊鋁蜂窩板（一）釬焊鋁蜂窩板（BHP）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o BHP板結(jié)構(gòu)面外彎曲剛度可用 表示， 要使彈性模量小的輕型材料獲得與彈性模量大、密度大同等的彎曲剛度，必須加大厚度。o 圖717表示BHP的結(jié)構(gòu)，面板采用0.21,.2mm的平板，蜂窩芯材采用0.2mm的折曲薄鋁板，組合成正六邊形結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的BHP密度雖小但面外彎曲剛度卻很大。 第二節(jié)第二節(jié) 車體的輕量化設(shè)計車體的輕量化設(shè)計三、新型輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料及其在車體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用（一）釬焊鋁蜂窩板（一）釬焊鋁蜂窩板（BHP）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)12/3tE 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o BHP的制作方法：在以A6951為基材的硬釬焊薄

18、板（JIS3263）上面滾壓一層占板總厚度僅百分之幾的A4045包層金屬，制成面板和芯材。在真空中加熱到約600C時，包層金屬A4045被熔化，由于分子力的作用，進(jìn)入面板與芯材、芯材與芯材的接觸面，形成焊腳。冷卻后，焊腳被固定，于是面板與芯材及芯材與芯材就被牢固地結(jié)合在一起。o 真空整體釬焊技術(shù)，利用填充金屬材料進(jìn)行焊接。第二節(jié)第二節(jié) 車體的輕量化設(shè)計車體的輕量化設(shè)計三、新型輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料及其在車體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用（一）釬焊鋁蜂窩板（一）釬焊鋁蜂窩板（BHP）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 德國TR08高速磁浮列車在車體結(jié)構(gòu)中廣泛采用鋁合金三明治夾層板，從而使車體結(jié)構(gòu)達(dá)到了高度輕量化的目標(biāo)。o 圖7

19、19為一種典型三明治板結(jié)構(gòu)。o 軌道車輛結(jié)構(gòu)，以鋁合金或玻璃纖維塑料為面板、泡沫塑料為中間層的三明治結(jié)構(gòu)。第二節(jié)第二節(jié) 車體的輕量化設(shè)計車體的輕量化設(shè)計三、新型輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料及其在車體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用（二）三明治夾層板（二）三明治夾層板（Sandwich Panel）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o三明治夾層板的重要參數(shù)與特性：1.材料參數(shù)o軌道車輛結(jié)構(gòu)中 使用鋁合金或玻璃纖維塑料為面板，泡沫材料為中間層的三明治結(jié)構(gòu)。o泡沫塑料 PVC、PEI、PMI等。PMI具有良好的強(qiáng)度特性，耐火性，在高溫下具有穩(wěn)定的機(jī)械性能。 第二節(jié)第二節(jié) 車體的輕量化設(shè)計車體的輕量化設(shè)計三、新型輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料及其在車體結(jié)構(gòu)的應(yīng)

20、用（二）三明治夾層板（二）三明治夾層板（Sandwich Panel）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o三明治夾層板的重要參數(shù)與特性：2.剛度特性o圖7-20，如果單一材質(zhì)結(jié)構(gòu)在橫斷面處一分為二，并在中間加入輕質(zhì)量的中間層，其抗彎剛度變大，且隨著中間層厚度的增加愈加顯著，被稱為“三明治效應(yīng)”，主要優(yōu)點之一。第二節(jié)第二節(jié) 車體的輕量化設(shè)計車體的輕量化設(shè)計三、新型輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料及其在車體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用（二）三明治夾層板（二）三明治夾層板（Sandwich Panel）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)北京交通大學(xué)海濱學(xué)院第二節(jié)第二節(jié) 車體的輕量化設(shè)計車體的輕量化設(shè)計3. 強(qiáng)度特性o 三明治板結(jié)構(gòu)厚度增加，抗彎模量有較大增加，總體

21、強(qiáng)度性能有較大加強(qiáng)。o 分析三明治板結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度特性。采用普通鋼結(jié)構(gòu)和鋁三明治結(jié)構(gòu)的高速車輛車頂結(jié)構(gòu)。o 計算取車頂承受最大載荷的氣動載荷工況，比較在最大變形相近的情況下進(jìn)行。比較結(jié)果表7-3.三、新型輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料及其在車體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用（二）三明治夾層板（二）三明治夾層板（Sandwich Panel）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)車頂結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力飽和度變形與應(yīng)力分布質(zhì)量三明治結(jié)構(gòu)車頂0.20（中間層）0.23（鋁合金）較均勻，最大變形在車頂中部969kg鋼結(jié)構(gòu)車頂0.60較集中，最大變形呈點狀密布2373kg北京交通大學(xué)海濱學(xué)院4. 隔噪特性o 圖7-21顯示三明治結(jié)構(gòu)的聲波傳導(dǎo)情況o 一束能量波（聲波）Pi撞擊了

22、三明治結(jié)構(gòu)，一部分被反射回來Pr，一部分激發(fā)了三明治框架內(nèi)的波動，波動過程中，一部分能量在材料中耗散Pd，其余能量Pt穿過三明治結(jié)構(gòu)。o 聲音激勵輻射系統(tǒng)起主導(dǎo)作用的是彎曲波。聲音衰減指數(shù)R第二節(jié)第二節(jié) 車體的輕量化設(shè)計車體的輕量化設(shè)計三、新型輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料及其在車體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用（二）三明治夾層板（二）三明治夾層板（Sandwich Panel）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)tiPPRlog10北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 重金屬材料、低剛度和高結(jié)構(gòu)阻尼的板才能產(chǎn)生較大的聲音衰減指數(shù)。o 薄金屬板中，平面曲波傳播速度C與頻率、剛度D及面密度與泊松比等材料常數(shù)關(guān)系：第二節(jié)第二節(jié) 車體的輕量化設(shè)計車體的輕量化設(shè)計三、新型輕質(zhì)結(jié)

23、構(gòu)材料及其在車體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用（二）三明治夾層板（二）三明治夾層板（Sandwich Panel）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)42-1）（DC o可以看出，如果速度C降低，則剛度D也隨之降低，而面密度則需增大。o剛度降低而同時面密度增大是互相矛盾的。o對單層金屬板結(jié)構(gòu)車輛，降低剛度提高隔聲效果不可取，而提高面密度來提高隔聲效果又與車輛輕量化設(shè)計原則矛盾。4. 隔噪特性北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 三明治結(jié)構(gòu)，其夾層結(jié)構(gòu)和中間較厚的芯材增大了衰減指數(shù)，使聲波的輻射得以減弱，選擇合適的兩種材料作為面板和芯材可以達(dá)到良好的隔聲效果。o 三明治板材結(jié)構(gòu)還具有隔熱阻燃等優(yōu)點。第二節(jié)第二節(jié) 車體的輕量化設(shè)計車體的輕量化設(shè)計三、新型輕

24、質(zhì)結(jié)構(gòu)材料及其在車體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用（二）三明治夾層板（二）三明治夾層板（Sandwich Panel）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)4. 隔噪特性北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 為了適應(yīng)空氣動力性能的要求，高速列車外形設(shè)計在頭部、車身截面外形、列車編組方式、車體表面情況等方面有其自身的鮮明特色。o 滿足空氣動力性能的列車外形，其頭部和尾部外形均為流線形，車身應(yīng)為鼓形斷面，車體表面應(yīng)非常光滑平整，門、窗需嚴(yán)格密封，不允許有凸出外表面的玻璃壓條、扶手等物件，車體底部除轉(zhuǎn)向架外全部封閉。o 將工業(yè)造型和藝術(shù)設(shè)計與空氣動力學(xué)的理論結(jié)合起來。第三節(jié)第三節(jié) 高速列車車體設(shè)計高速列車車體設(shè)計二、高速列車外形設(shè)計北京交通大學(xué)海濱學(xué)院（1）從

25、頭形對列車空氣阻力、列車風(fēng)、會車壓力波等特性的綜合影響，以及通過明線區(qū)間時對環(huán)境影響的考慮，在頭形相同的情況下，流線形的頭形長細(xì)比越大，氣動性能越好。o 在頭形長細(xì)比相同的情況下，列車頭形以采用氣流主要從上方逃逸的流線形的二維形狀為最佳。（2）列車流線形頭部長度一定時，橫截面外輪廓線的形狀對阻力有較大影響。o 在無橫風(fēng)的情況下，從整列車考慮，頭車為橢球形而尾車為扁梭形的總阻力最?。辉谟袡M風(fēng)作用的情況下，扁寬形頭車阻力較小，橢球形頭車阻力較大。第三節(jié)第三節(jié) 高速列車車體設(shè)計高速列車車體設(shè)計二、高速列車外形設(shè)計（一）頭部形狀與列車氣動性能的關(guān)系（一）頭部形狀與列車氣動性能的關(guān)系北京交通大學(xué)海濱學(xué)院

26、（3）對列車交會壓力波而言，車頭以扁寬形的為最小，橢球形的為最大，扁梭形和寬鼓形的介于中間。o 改變前窗部位過渡曲線，對列車交會壓力波幅值影響較?。籵 減小鼻尖部位過渡曲線的曲率半徑（即扁形鼻尖），可以有效地降低列車交會壓力波。o 減小列車空氣阻力和降低列車交會壓力波，既矛盾又統(tǒng)一。o （P256，李強(qiáng) 動車組設(shè)計）第三節(jié)第三節(jié) 高速列車車體設(shè)計高速列車車體設(shè)計二、高速列車外形設(shè)計（一）頭部形狀與列車氣動性能的關(guān)系（一）頭部形狀與列車氣動性能的關(guān)系北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 列車高速運行時，除空氣阻力外，還包括升力、側(cè)向力、側(cè)滾力矩、偏轉(zhuǎn)力矩和附仰力矩等。o 側(cè)向力和側(cè)滾力矩對列車的運行平穩(wěn)性和穩(wěn)

27、定性有較大影響。第三節(jié)第三節(jié) 高速列車車體設(shè)計高速列車車體設(shè)計二、高速列車外形設(shè)計（二）列車斷面形狀與列車氣動性能的關(guān)系（二）列車斷面形狀與列車氣動性能的關(guān)系北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 車身氣動外形設(shè)計主要在于斷面形狀設(shè)計。o 影響列車空氣動力性能的斷面形狀參數(shù)，包括R1、R2、R3、R4、以及車體寬度和高度。第三節(jié)第三節(jié) 高速列車車體設(shè)計高速列車車體設(shè)計二、高速列車外形設(shè)計（二）列車斷面形狀與列車氣動性能的關(guān)系（二）列車斷面形狀與列車氣動性能的關(guān)系北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 設(shè)計車體斷面形狀需考慮因素（1）鼓形車體比直壁車體交會壓力波幅值減少10%以上。o 整個車體斷面成腰鼓形有利于交會壓力波、氣動

28、側(cè)向力及側(cè)滾力矩作用的緩解。（2）車輛底部形狀對空氣阻力影響很大。（3）車輛地面離地面距離越近，空氣阻力越小。第三節(jié)第三節(jié) 高速列車車體設(shè)計高速列車車體設(shè)計二、高速列車外形設(shè)計（二）列車斷面形狀與列車氣動性能的關(guān)系（二）列車斷面形狀與列車氣動性能的關(guān)系北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 列車附屬零部件安裝位置的選取、進(jìn)排氣口的設(shè)置等，也應(yīng)從空氣動力學(xué)角度加以考慮。如，受電弓導(dǎo)流罩，車體表面光滑，車輛間連接等。第三節(jié)第三節(jié) 高速列車車體設(shè)計高速列車車體設(shè)計二、高速列車外形設(shè)計（三）車體設(shè)計中的其它空氣動力學(xué)（三）車體設(shè)計中的其它空氣動力學(xué)北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 影響旅客舒適度的壓力有兩個指標(biāo)：o 一是壓力變

29、化的最大值；o 二是壓力變化率的最大值。o 表7-5和7-6第三節(jié)第三節(jié) 高速列車車體設(shè)計高速列車車體設(shè)計三、高速列車的氣密性（一）壓力波對旅客的影響（一）壓力波對旅客的影響北京交通大學(xué)海濱學(xué)院第三節(jié)第三節(jié) 高速列車車體設(shè)計高速列車車體設(shè)計o 密封試驗要求三、高速列車的氣密性（二）對車輛壓力密封性的要求（二）對車輛壓力密封性的要求區(qū)分車內(nèi)壓力降至壓力時間大于日本4000Pa1000Pa50s歐洲4000Pa1000Pa50s德國、意大利3600Pa1350Pa18s中國3600Pa1350Pa18s北京交通大學(xué)海濱學(xué)院（1）車體結(jié)構(gòu)取消排水孔（2）車窗的組裝工藝要保證密封的可靠性和耐久性（3）

30、側(cè)門采用密封性能良好的塞拉門（4）空調(diào)環(huán)控設(shè)備設(shè)立壓力控制（5）采用密封式集便廁所。第三節(jié)第三節(jié) 高速列車車體設(shè)計高速列車車體設(shè)計三、高速列車的氣密性（三）提高高速旅客列車密封性的主要措施（三）提高高速旅客列車密封性的主要措施北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 高速列車的噪聲源：o 一是輪軌噪聲；o 例如，車輪通過鋼軌軌縫、道岔以及車輪擦傷后在鋼軌上所產(chǎn)生的沖擊聲。o 二是空氣沿高速列車車體表面流動產(chǎn)生的摩擦聲及集電系統(tǒng)的噪聲。o 例如，受電弓與接觸網(wǎng)導(dǎo)線的摩擦聲和受電弓離線時產(chǎn)生的電弧放電噪聲。第三節(jié)第三節(jié) 高速列車車體設(shè)計高速列車車體設(shè)計四、車體隔聲降噪（一）列車噪聲源（一）列車噪聲源北京交通大學(xué)海濱

31、學(xué)院（1）車體外部傳入車內(nèi)的噪聲，一般稱為空氣聲。（2）由于各種原因?qū)е碌能圀w內(nèi)表面結(jié)構(gòu)振動，特別是薄壁結(jié)構(gòu)振動產(chǎn)生的輻射聲，一般稱為結(jié)構(gòu)振動噪聲。（3）各種車體內(nèi)設(shè)備、系統(tǒng)（如空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)，各類管道等）作為振源、聲源所產(chǎn)生的噪聲。（4）上述各類噪聲在車廂內(nèi)部傳播與反射所形成的混響等。第三節(jié)第三節(jié) 高速列車車體設(shè)計高速列車車體設(shè)計四、車體隔聲降噪（二）列車車內(nèi)噪聲的組成（二）列車車內(nèi)噪聲的組成北京交通大學(xué)海濱學(xué)院（1）平整、光滑表面的流線形車體，將有利于減小空氣與車體的摩擦聲。（2）在車輪上安裝消音器和開發(fā)彈性車輪，可有效地降低輪軌噪聲。（3）采用橡膠風(fēng)擋，可減小撞擊聲。（4）在空調(diào)系統(tǒng)上安裝

32、消音器，以降低牽引電機(jī)風(fēng)扇、驅(qū)動裝置等設(shè)備的振動噪聲。（5）采用雙層墻結(jié)構(gòu)，可增加隔聲量45dB。（6）在車體金屬（如地板）表面涂刷防振阻尼層，使鋼結(jié)構(gòu)的聲波振動轉(zhuǎn)在車體金屬（如地板）表面涂刷防振阻尼層，使鋼結(jié)構(gòu)的聲波振動轉(zhuǎn)化為熱能消散，減少了聲波的輻射和聲波振動的傳遞，減少車內(nèi)的噪聲?；癁闊崮芟?，減少了聲波的輻射和聲波振動的傳遞，減少車內(nèi)的噪聲。第三節(jié)第三節(jié) 高速列車車體設(shè)計高速列車車體設(shè)計四、車體隔聲降噪（三）車內(nèi)隔聲降噪技術(shù)措施（三）車內(nèi)隔聲降噪技術(shù)措施北京交通大學(xué)海濱學(xué)院（7）采用雙層車窗，減少從側(cè)面?zhèn)魅胲噧?nèi)的噪聲。（8）車內(nèi)選用吸聲效果好的高分子聚合材料。（9）提高車體的氣密性，同

33、樣可以起到隔聲作用。第三節(jié)第三節(jié) 高速列車車體設(shè)計高速列車車體設(shè)計四、車體隔聲降噪（三）車內(nèi)隔聲降噪技術(shù)措施（三）車內(nèi)隔聲降噪技術(shù)措施北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 車鉤中心線距軌面高度 880mm，允差10mmo 機(jī)車前后車鉤中心距 22 216mmo 機(jī)車車底底架長度 21 300mmo 機(jī)車車底寬度 3 105mmo 機(jī)車車體最高點距軌面高度 4 754mmo 機(jī)車全軸距 15 870mmo 受電弓工作高度距軌面高度 5 100mm6 500mmo 機(jī)車轉(zhuǎn)向架固定軸距 2 150mm+2 150mmo 機(jī)車排障器距軌面高度 110mm，允差10mm第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)一、韶山型

34、SS9電力機(jī)車（一）主要技術(shù)參數(shù)（一）主要技術(shù)參數(shù)北京交通大學(xué)海濱學(xué)院1.車體結(jié)構(gòu)概況 如圖732所示。o車體為箱形殼體，由板、梁組焊而成。除走行部外的所有機(jī)械、電機(jī)設(shè)備和電子電器裝置等都安裝在車體上。o在運行過程中，車體要把牽引力和制動力傳遞給車鉤。承受垂向載荷，還承受水平方向的沖擊載荷和側(cè)向力的作用。o車體為整體承載的框架式側(cè)壁承載結(jié)構(gòu)，由高強(qiáng)度低合金鋼Q345A、16MnL、耐候鋼Q345GNHL及普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235A等鋼板或鋼板壓型件組焊而成。司機(jī)室蒙皮采用冷軋鋼板08AL。第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)一、韶山型SS9電力機(jī)車（二）車體結(jié)構(gòu)（二）車體結(jié)構(gòu)北京交通大學(xué)海濱學(xué)

35、院o 車體主要承載結(jié)構(gòu) 車體底架、司機(jī)室、側(cè)構(gòu)、臺架和大頂蓋裝置。o 車體結(jié)構(gòu)以橫向中心線對稱布置，使車體重量分配易于均衡。o 底架 位于車體下部，車體基礎(chǔ)，主要的承載構(gòu)架。o 車體兩側(cè)是側(cè)墻結(jié)構(gòu)，簡稱側(cè)構(gòu)；o 兩端是司機(jī)室；o 臺架 底架上面焊有設(shè)備安裝骨架，車內(nèi)設(shè)備安裝和電纜布線等的基礎(chǔ)；o車體通過車體通過3根活動的車頂連接橫梁根活動的車頂連接橫梁將兩邊側(cè)構(gòu)連接成箱型殼體。將兩邊側(cè)構(gòu)連接成箱型殼體。第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)一、韶山型SS9電力機(jī)車（二）車體結(jié)構(gòu)（二）車體結(jié)構(gòu)北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 車體頂部安裝3根可拆卸的大頂蓋。o 司機(jī)室兩側(cè)設(shè)有升降式活動側(cè)窗，視野開闊，便于

36、瞭望。o 牽引緩沖裝置設(shè)置在機(jī)車兩端的標(biāo)準(zhǔn)高度上。o 機(jī)車兩端下部安裝有排障器，用來排出線路上的障礙物。第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)一、韶山型SS9電力機(jī)車（二）車體結(jié)構(gòu)（二）車體結(jié)構(gòu)北京交通大學(xué)海濱學(xué)院2. 底架結(jié)構(gòu)o 如圖733所示，底架全長21 300mm，寬3 105mm。o 為適應(yīng)光滑流暢的司機(jī)室頭形的需要，底架兩端橫截面制成R10 000mm的圓弧，在縱截面以13.3的斜度向橫向中心線收攏，端部與兩側(cè)R300mm的圓弧相切。o 底架結(jié)構(gòu) 由兩端牽引梁、兩側(cè)側(cè)梁、4根枕梁、2根變壓器安裝梁、2根隔墻梁、4個牽引座和一些輔助梁等組焊而成。第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)

37、一、韶山型SS9電力機(jī)車（二）車體結(jié)構(gòu)（二）車體結(jié)構(gòu)北京交通大學(xué)海濱學(xué)院北京交通大學(xué)海濱學(xué)院1）側(cè)梁 位于底架兩側(cè)，主要的承載和傳力部件。o 由8mm鋼板壓成的槽形梁和8mm的立板組焊成的箱型梁，具有較高的抗彎和抗扭強(qiáng)度。o 側(cè)梁上焊有吊銷套裝置。o機(jī)車采用機(jī)車采用低拉桿牽引結(jié)構(gòu)低拉桿牽引結(jié)構(gòu)，機(jī)車的牽引力和制動力由轉(zhuǎn)向架的拉桿傳遞，機(jī)車的牽引力和制動力由轉(zhuǎn)向架的拉桿傳遞到車體底架的牽引座裝置上，然后通過側(cè)梁傳遞到兩側(cè)的車鉤。到車體底架的牽引座裝置上，然后通過側(cè)梁傳遞到兩側(cè)的車鉤。2）牽引梁 傳遞牽引力、制動力和承受沖擊力的主要部件，如圖734。由8mm厚的前端板、立板、側(cè)立板、上蓋板、筋板、

38、隔板和10mm厚的后端板、下蓋板、加強(qiáng)筋、加強(qiáng)板、加強(qiáng)撐板、彎板等組焊成的空腹箱型結(jié)構(gòu)。第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)一、韶山型SS9電力機(jī)車（二）車體結(jié)構(gòu)（二）車體結(jié)構(gòu)北京交通大學(xué)海濱學(xué)院北京交通大學(xué)海濱學(xué)院3）枕梁 有4根枕梁，如圖735，是承受機(jī)車垂向載荷的重要部件。一、四位枕梁圖7-35a，二、三枕梁圖7-35b，它們是由8mm厚的上、下蓋板和立板以及6mm厚的彎板組焊的箱型結(jié)構(gòu)。第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)一、韶山型SS9電力機(jī)車（二）車體結(jié)構(gòu)（二）車體結(jié)構(gòu)北京交通大學(xué)海濱學(xué)院北京交通大學(xué)海濱學(xué)院4）變壓器梁 位于底架中部，（圖7-36）o 由兩根變壓器安裝梁組焊而

39、成。用于安裝臥式變壓器。o 由10mm厚的下蓋板、8mm厚的上蓋板和立板以及6mm厚的彎板和筋板等組焊而成的箱型結(jié)構(gòu)。第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)一、韶山型SS9電力機(jī)車（二）車體結(jié)構(gòu)（二）車體結(jié)構(gòu)北京交通大學(xué)海濱學(xué)院北京交通大學(xué)海濱學(xué)院3. 側(cè)構(gòu) o 側(cè)構(gòu) 主要由側(cè)墻板和車頂側(cè)梁及各縱、橫梁組焊而成的。車體承載結(jié)構(gòu)的重要組成部件。 o 側(cè)構(gòu)縱立柱由壓型槽鋼和鋼板組焊成箱型封閉梁，各橫梁由鋼板壓制成乙字形、角形或槽形等形狀。第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)一、韶山型SS9電力機(jī)車（二）車體結(jié)構(gòu)（二）車體結(jié)構(gòu)北京交通大學(xué)海濱學(xué)院4. 臺架 o 由鋼板壓制成的乙字形、角形或槽形梁組

40、焊而成的骨架、面板、地板以及各種安裝座、風(fēng)道等焊接組成的。o 機(jī)車各室設(shè)備都安裝在臺架上。臺架的骨架、面板和地板上開有通過電纜或電線的線孔以及通風(fēng)和設(shè)備安裝孔，并安裝有敷裝電纜或電線的線槽。o 臺架骨架上表面開有各種設(shè)備的安裝螺栓孔，并配焊有螺母和螺母座。第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)一、韶山型SS9電力機(jī)車（二）車體結(jié)構(gòu)（二）車體結(jié)構(gòu)北京交通大學(xué)海濱學(xué)院5. 車體頂蓋裝置o 主要包括一位端頂蓋、中央頂蓋、二位頂蓋及頂蓋密封裝置。為了減少車頂?shù)娘L(fēng)阻，并使車頂?shù)恼w效果更佳，在車頂四周安裝有三角裙板。o 所有頂蓋的端面形狀和密封結(jié)構(gòu)均相同。兩邊為邊梁，截面形狀為臺階形，其上臺階用來支撐、

41、定位和緊固頂蓋，下臺階上焊有密封槽，用來安裝密封墊。o 頂蓋骨架 由2根端梁、2根邊梁和一些縱、橫梁等組焊而成。o 橫梁 具有變截面形狀，由鋼板壓制的槽形梁與蓋板組焊而成第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)一、韶山型SS9電力機(jī)車（二）車體結(jié)構(gòu)（二）車體結(jié)構(gòu)北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 小縱向梁為壓型槽鋼或壓型箱形梁；o 端梁 為壓型槽鋼；o 頂蓋板 由鋼板壓制成型后拼焊組成，有中間向兩側(cè)小角度傾斜，邊梁部分的蓋板向兩側(cè)傾斜60。第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)一、韶山型SS9電力機(jī)車（二）車體結(jié)構(gòu)（二）車體結(jié)構(gòu)北京交通大學(xué)海濱學(xué)院第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)o 車輛為A車、B車和

42、C車三種形式的車。三種車輛主要設(shè)備配置見表77。四、上海地鐵車輛車體結(jié)構(gòu)1. 車輛型式及列車編組車輛型式及列車編組A車B車C車司機(jī)室ATC設(shè)備蓄電池箱靜止逆變器靜止逆變器靜止逆變器空調(diào)裝置空調(diào)裝置空調(diào)裝置牽引斬波器牽引斬波器牽引電機(jī)牽引電機(jī)受電弓空氣壓縮機(jī)北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 車體承載結(jié)構(gòu)由底架、側(cè)墻、車頂、端墻組成整體承載的封閉筒形結(jié)構(gòu)。圖745。o 材料 采用質(zhì)強(qiáng)比高、耐腐蝕性好的鋁合金材料。o 車體主要承載件，地板梁、側(cè)梁、側(cè)墻板、車頂板等均制成斷面較復(fù)雜承載能力強(qiáng)的大型中空擠壓型材，充分發(fā)揮材料的承載能力，達(dá)到重量輕、強(qiáng)度高、壽命長的要求。o 圖7-45所示。第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)

43、構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)四、上海地鐵車輛車體結(jié)構(gòu)2. 車體結(jié)構(gòu)車體結(jié)構(gòu)北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 結(jié)構(gòu)特點o 車體結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，o 能承受作用于底板面 的垂直載荷， 第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)四、上海地鐵車輛車體結(jié)構(gòu)2. 車體結(jié)構(gòu)車體結(jié)構(gòu)N109 . 85o 及作用在車鉤方向 的水平載荷。 N108 . 95o 車頂可承受每隔0.75m、1000N的垂直均布載荷。 o 車體的疲勞壽命大于30年。o A 車車體的司機(jī)室端設(shè)有撞擊能量吸收裝置，當(dāng)車端受到意外沖撞，沿著車鉤的縱向力超過 時，能量吸收裝置產(chǎn)生塑性變形，吸收和耗散沖擊能量，從而起著保護(hù)客室乘客和車輛的作用。 N109 . 55北京交通大學(xué)

44、海濱學(xué)院o 車體結(jié)構(gòu)選材，根據(jù)德國標(biāo)準(zhǔn)DIN1725，o 主要受力構(gòu)件選用 AlMg0.7F26、 AlMgSi0.5F22、 AlMgSi1F28，o 側(cè)墻板和車頂板選用耐腐蝕性好的AlMg3W19、AlMg3F24。o 車體表面噴丸處理，提高表面強(qiáng)度。第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)四、上海地鐵車輛車體結(jié)構(gòu)2. 車體結(jié)構(gòu)車體結(jié)構(gòu)北京交通大學(xué)海濱學(xué)院北京交通大學(xué)海濱學(xué)院1）底架。車體底架設(shè)計成上拱形，在空載狀態(tài)下車體中央位置最大上撓度為10mm，在滿載時地板面保持水平，即撓度為零。o 有司機(jī)室的A車底架由側(cè)梁、地板梁、枕梁、牽引梁和端梁組成。大部采用大型中空截面擠壓鋁型材拼焊而成。o

45、在A車司機(jī)室端底架的前端設(shè)有撞擊能量吸收區(qū)，吸收和耗散傳至地板面水平方向的沖擊能量。o 在司機(jī)室端外側(cè)地板面高度設(shè)有防爬裝置，由低合金高強(qiáng)度鋼制成的三筋式可折彎結(jié)型結(jié)構(gòu)，o 可承受 垂直力和 的縱向力。第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)四、上海地鐵車輛車體結(jié)構(gòu)2. 車體結(jié)構(gòu)車體結(jié)構(gòu)N1034. 35N106 . 55北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 底架為無中梁結(jié)構(gòu)，在枕梁之間設(shè)地板梁和側(cè)梁而無橫梁，o 作用于地板的垂直載荷和由牽引梁傳來的縱向力（牽引力或沖擊力），均由地板梁和側(cè)梁來承擔(dān)。o 底架端梁左右各有8個圓孔，由于安裝電纜和管路。第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)四、上海地鐵車輛車體結(jié)構(gòu)

46、2. 車體結(jié)構(gòu)車體結(jié)構(gòu)北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 上海地鐵車輛端梁和牽引梁結(jié)構(gòu)如圖上海地鐵車輛端梁和牽引梁結(jié)構(gòu)如圖7 74646所示。所示。北京交通大學(xué)海濱學(xué)院第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)四、上海地鐵車輛車體結(jié)構(gòu)2. 車體結(jié)構(gòu)車體結(jié)構(gòu)北京交通大學(xué)海濱學(xué)院2）側(cè)墻。 車體側(cè)墻，左右各有5個車門和4個車窗，而側(cè)窗的上部又與車頂部件組合在一起。o 側(cè)墻不作為獨立的整體部件，o 而是將一個車窗的窗框、窗下側(cè)壁及其左右窗間壁或門間壁做成一個部件，o 其中4塊帶窗框的間壁及兩端2塊側(cè)壁，全車共12塊，直接與底架、車頂組裝。o 各個側(cè)壁部件均有縱向和橫向的L形、U形會口形的型材予以加強(qiáng)。第四節(jié)第四節(jié)

47、典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)四、上海地鐵車輛車體結(jié)構(gòu)2. 車體結(jié)構(gòu)車體結(jié)構(gòu)北京交通大學(xué)海濱學(xué)院3）車頂結(jié)構(gòu)。 如圖748所示。o 車頂由復(fù)雜形狀斷面小圓弧部分?jǐn)D壓型材和中部大圓弧部分鋁合金擠壓車頂板組成。在車體端部車頂，由于需要安裝空調(diào)，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)四、上海地鐵車輛車體結(jié)構(gòu)2. 車體結(jié)構(gòu)車體結(jié)構(gòu)北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 4）端墻。 A車的通過臺端墻結(jié)構(gòu)圖7-49。第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)四、上海地鐵車輛車體結(jié)構(gòu)2. 車體結(jié)構(gòu)車體結(jié)構(gòu)北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 第六次大提速后客運干線的“和諧號”。o 該動車組形式為8輛編組，動力配置為4M+4T。o 分一

48、、二等車，車組定員610人，最高運營速度200km/h。o CHR2車體結(jié)構(gòu)主要分 車頭車體和中間車體。o 頭車車體 由底架、側(cè)墻、車頂、端墻、車體附件及司機(jī)室頭部結(jié)構(gòu)組成。o 中間車車體 由底架、側(cè)墻、車頂、端墻及車體附件組成。o 兩種車體結(jié)構(gòu)總圖如圖750、751所示。第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)五、CRH2高速動車組車體結(jié)構(gòu)（一）車體結(jié)構(gòu)及主要技術(shù)參數(shù)（一）車體結(jié)構(gòu)及主要技術(shù)參數(shù)北京交通大學(xué)海濱學(xué)院北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 表7-8、表7-9分表給出了車體重量和主要技術(shù)參數(shù)。第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)五、CRH2高速動車組車體結(jié)構(gòu)（一）車體結(jié)構(gòu)及主要技術(shù)參數(shù)（一）車體

49、結(jié)構(gòu)及主要技術(shù)參數(shù)北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o CRH2動車組鋁合金車體材料主要有三種o 5000系（5083）o 6000系（6N01）o 7000系（7N01）o 5000系合金是Al-Mg;o 6000系合金是Al-Mg-Si合金；o 7000系合金是Al-Zn-Mg合金。o 車體用鋁合金材料應(yīng)具有強(qiáng)度高、焊接性好、擠壓加工性能優(yōu)、耐腐蝕性強(qiáng)等特性。見表7-10.第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)五、CRH2高速動車組車體結(jié)構(gòu)（二）車體結(jié)構(gòu)用鋁合金材料及其機(jī)械性能（二）車體結(jié)構(gòu)用鋁合金材料及其機(jī)械性能北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 幾種鋁合金材料主要技術(shù)特征：幾種鋁合金材料主要技術(shù)特征：1）508

50、3是焊接結(jié)構(gòu)用鋁合金，是非熱處理合金中強(qiáng)度最大的高耐腐蝕性合金，適合于焊接結(jié)構(gòu)。但擠壓加工性較差，難以得到薄壁及中空型材。2）6N01是中等強(qiáng)度的耐腐蝕性鋁合金，擠壓加工性、加壓淬火性均比較好，能制造復(fù)雜形狀的大型薄壁型材，耐腐蝕性、焊接性較好。3）7N01是焊接結(jié)構(gòu)用鋁合金，強(qiáng)度高，通過常溫時效處理，焊接部分的強(qiáng)度接近母材強(qiáng)度，耐腐蝕性好。第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)五、CRH2高速動車組車體結(jié)構(gòu)（二）車體用鋁合金材料及其機(jī)械性能（二）車體用鋁合金材料及其機(jī)械性能北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 承載結(jié)構(gòu)的輕量化是高速列車車體設(shè)計的重要目標(biāo)。從乘坐舒適性的角度出發(fā)，車體結(jié)構(gòu)輕量化需要控制在合

51、理的程度。o CRH2車體采用鋁合金擠壓中空型材組焊結(jié)構(gòu)。車體結(jié)構(gòu)如圖753所示。第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)五、CRH2高速動車組車體結(jié)構(gòu)（三）車體結(jié)構(gòu)特點（三）車體結(jié)構(gòu)特點北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 中空型材相對于單層結(jié)構(gòu)車體質(zhì)量稍重，但使車體具有較高的彎曲剛度，有利提高車體整體振動模態(tài)頻率，有益改善車輛的舒適性。o 雙層結(jié)構(gòu)可省去單層結(jié)構(gòu)中的加強(qiáng)材，在一定程度降低成本。o 雙層結(jié)構(gòu)型材帶有中空腔，o 典型雙層結(jié)構(gòu)側(cè)墻頂部型材如圖7-52所示，o 該車地板采用單層結(jié)構(gòu)型材，o 車體整體結(jié)構(gòu)如圖7-53所示。第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)五、CRH2高速動車組車體結(jié)構(gòu)（三）車體

52、結(jié)構(gòu)特點（三）車體結(jié)構(gòu)特點北京交通大學(xué)海濱學(xué)院北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o CRH2車體結(jié)構(gòu)特點：1）車體斷面，寬幅車體，如圖754。2）車體結(jié)構(gòu)采用雙層結(jié)構(gòu)。3）在部分鋁型材的空腔內(nèi)部貼有防振材料，以達(dá)到隔音減振的作用。第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)五、CRH2高速動車組車體結(jié)構(gòu)（三）車體結(jié)構(gòu)特點（三）車體結(jié)構(gòu)特點北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o CRH2車體主要由司機(jī)室頭部結(jié)構(gòu)、底架、側(cè)墻、車頂、端墻、車體附件（車下設(shè)備艙、前罩開閉裝置和前頭排障裝置）等組成。1）司機(jī)室頭部結(jié)構(gòu)o 結(jié)構(gòu)以骨架外殼結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，如圖755所示。第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)五、CRH2高速動車組車體結(jié)構(gòu)（四）車

53、體結(jié)構(gòu)主要部件（四）車體結(jié)構(gòu)主要部件北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 頭部結(jié)構(gòu)按車端面形狀變化將縱骨架布置為環(huán)，與橫向骨架叉接組焊，骨架外焊接鋁制外板。o 整個頭部結(jié)構(gòu)焊接嚴(yán)格要求氣密性。o CRH2頭部外形設(shè)計時運用現(xiàn)代的流場分析CFD軟件進(jìn)行三維建模仿真，并進(jìn)行模型的風(fēng)洞試驗和三維隧道駛?cè)敕治?，從而使動車組具有良好的空氣動力學(xué)性能，尤其降低了空氣阻力和交會壓力。第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)五、CRH2高速動車組車體結(jié)構(gòu)（四）車體結(jié)構(gòu)主要部件（四）車體結(jié)構(gòu)主要部件北京交通大學(xué)海濱學(xué)院2）底架結(jié)構(gòu)o 分頭車底架和中間車底架。o 頭車車體底架如圖756，中間車底架如圖757所示。o 車體底架包括

54、牽引梁、枕梁、側(cè)梁（邊梁）、端梁和波紋地板等組成。第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)五、CRH2高速動車組車體結(jié)構(gòu)（四）車體結(jié)構(gòu)主要部件（四）車體結(jié)構(gòu)主要部件北京交通大學(xué)海濱學(xué)院北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 牽引梁 主要由鋁合金擠壓型材和鋁合金板焊接而成，連接車體底架的端梁和枕梁，并為車鉤緩沖裝置設(shè)置相應(yīng)的附加結(jié)構(gòu)。 車鉤緩沖裝置傳遞的縱向載荷通過固定在牽引梁上的從板座作用到牽引梁上，在通過枕梁等結(jié)構(gòu)傳遞到整個車體，實現(xiàn)整體承載。第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)五、CRH2高速動車組車體結(jié)構(gòu)（四）車體結(jié)構(gòu)主要部件（四）車體結(jié)構(gòu)主要部件北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 枕梁 由鋁合金擠壓型材和鋁板焊接

55、而成，支撐車體載荷。枕梁外側(cè)設(shè)置相應(yīng)結(jié)構(gòu)，保證與轉(zhuǎn)向架懸掛系統(tǒng)的正常連結(jié)。在枕梁的中心部位，與牽引梁焊接連接。如圖759所示。第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)五、CRH2高速動車組車體結(jié)構(gòu)（四）車體結(jié)構(gòu)主要部件（四）車體結(jié)構(gòu)主要部件北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 側(cè)梁（邊梁） 位于底架地板下左右兩側(cè)的縱向梁，是底架與側(cè)墻連接成筒體的關(guān)鍵部件。o 端梁 由鋁合金擠壓型材和鋁合金板焊接而成。o 橫梁 采用鋁合金擠壓型材，位于底架地板下方，起到吊掛設(shè)備和均衡載荷的作用。o 底架型材地板 是通長的擠壓鋁型材通過自動焊焊接而成，為了增強(qiáng)地板的縱向強(qiáng)度在縱向設(shè)置了加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)。如圖760所示。 第四節(jié)第四節(jié)

56、典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)五、CRH2高速動車組車體結(jié)構(gòu)（四）車體結(jié)構(gòu)主要部件（四）車體結(jié)構(gòu)主要部件北京交通大學(xué)海濱學(xué)院3）側(cè)墻結(jié)構(gòu) o CRH2車體側(cè)墻采用大型中空擠壓型材，不設(shè)車內(nèi)側(cè)立柱，頭車與中間車側(cè)墻結(jié)構(gòu)相同但縱向長度不同。o 型材之間的焊接為在車體長度方向上連續(xù)焊接的方式，o 側(cè)墻與車頂?shù)穆?lián)接采用車內(nèi)側(cè)、車外側(cè)連續(xù)焊接，o 側(cè)墻與底架邊梁之間的聯(lián)接采用車內(nèi)側(cè)點焊固接，車外側(cè)為連續(xù)氣密焊接。o 側(cè)墻結(jié)構(gòu)分 側(cè)門中間部分和門區(qū)部分。第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)五、CRH2高速動車組車體結(jié)構(gòu)（四）車體結(jié)構(gòu)主要部件（四）車體結(jié)構(gòu)主要部件北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 側(cè)門中間部分主要由側(cè)板和

57、腰板組成。o 窗口及其以下部分稱為側(cè)板，側(cè)板為通長板，共有4塊，o 其中窗口部分由窗上和窗下通長板通過銑口與窗間板拼焊而成，兩端通到門區(qū)部分。o 腰板 由三塊通長板組成，通到外端與端墻搭接，通長板均為中空型材結(jié)構(gòu)。o 窗口部分 根據(jù)窗的安裝結(jié)構(gòu)關(guān)系焊接窗安裝座。第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)五、CRH2高速動車組車體結(jié)構(gòu)（四）車體結(jié)構(gòu)主要部件（四）車體結(jié)構(gòu)主要部件北京交通大學(xué)海濱學(xué)院4）車頂結(jié)構(gòu)o 屬于車體上部結(jié)構(gòu)，是受電弓、高壓電纜等車頂設(shè)備的安全基礎(chǔ)。CRH2車體車頂由大型中空擠壓型材構(gòu)成，結(jié)構(gòu)斷面如圖761所示。o 車頂型材之間的焊接采用在車體長度方向連續(xù)焊接。o 車頂與側(cè)墻的連

58、接采用車內(nèi)側(cè)、外側(cè)連續(xù)焊接結(jié)構(gòu)。第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)五、CRH2高速動車組車體結(jié)構(gòu)（四）車體結(jié)構(gòu)主要部件（四）車體結(jié)構(gòu)主要部件北京交通大學(xué)海濱學(xué)院5）端墻結(jié)構(gòu)o 頭車車體一端由端墻，中間車兩端均帶有端墻。o 端墻根據(jù)車輛衛(wèi)生間和洗臉間的布置分，分體式和整體式。o 見圖762所示。o 在端部設(shè)有衛(wèi)生間和洗臉間的車輛，其端墻是分體式結(jié)構(gòu)，o 端部未設(shè)有衛(wèi)生間和洗臉間的車輛，端墻為鋁板和鋁型材骨架構(gòu)成的整體式焊接結(jié)構(gòu)。第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)五、CRH2高速動車組車體結(jié)構(gòu)（四）車體結(jié)構(gòu)主要部件（四）車體結(jié)構(gòu)主要部件北京交通大學(xué)海濱學(xué)院北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 上海磁浮示

59、范線TR08高速磁浮列車o 組成 一節(jié)端車E1、一節(jié)端車E2和若干中車M組成。o 兩個車廂之間通過車鉤和密封道相連。o 列車承載結(jié)構(gòu) 由車廂體與夾層結(jié)構(gòu)組成。o 夾層結(jié)構(gòu) 位于車箱體和走行機(jī)構(gòu)（懸浮架）之間，專門用來安放電氣設(shè)備和控制電網(wǎng)和電磁鐵控制單元的抽屜式設(shè)備連接箱、信號與電力電纜以及其它設(shè)備。第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)六、高速磁浮列車車體結(jié)構(gòu)（一）高速磁浮列車（一）高速磁浮列車車體結(jié)構(gòu)概況車體結(jié)構(gòu)概況北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 材料 車廂和設(shè)備夾層結(jié)構(gòu)用材 鋁合金，如擠壓鋁型鋼和鋁夾層復(fù)合板及框架件。o 端車車頭部分的駕駛艙和車頭裙板 玻璃鋼復(fù)合板。第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典

60、型車體結(jié)構(gòu)六、高速磁浮列車車體結(jié)構(gòu)（一）高速磁浮列車（一）高速磁浮列車車體結(jié)構(gòu)概況車體結(jié)構(gòu)概況北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 高速磁浮列車與軌道接觸式交通列車區(qū)別o 軌道交通列車車體結(jié)構(gòu)由兩點支承，即由兩個轉(zhuǎn)向架支承車體的形式；o 磁浮列車每個車體懸掛吊在四個電磁鐵懸浮架的16根擺桿上，形成多點支承。車體結(jié)構(gòu)的受力和垂向變形狀態(tài)比輪軌系統(tǒng)的列車車體有顯著改善。o TR磁浮列車頭車車體 采用模塊化設(shè)計，頭車承載結(jié)構(gòu)由三個主模塊組成，即車箱體、車頭和設(shè)備夾層。o TR磁浮列車通過采用現(xiàn)代化的結(jié)構(gòu)形式，使用新型的結(jié)構(gòu)材料和適應(yīng)各種變化的可靠的結(jié)構(gòu)元件。第四節(jié)第四節(jié) 典型車體結(jié)構(gòu)典型車體結(jié)構(gòu)六、高速磁浮列車車