終級版基礎(chǔ)制動裝置方案設(shè)計

Solidworks進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計。105℃121℃，300℃，滿足要求。：懸掛式空軌基礎(chǔ)制 Suspendedrailway’soperationsafetydependsprimarilyonthebogie.Asakeycomponentofthebogie,bogiebrakerigging’sbrakingperformancedirectlydecidesthesafetyfortrain.Thisarticleisinthiscontext,makingareferencetotheforeignSuspendedrailwayandcertaintechnicalparameters,havingamorein-depthunderstandingofthebogieforSuspendedrailwayingeneral,andmasteringitsbasicparametersandtechnicalperformancetoacertaindegree.Combinedwiththeactualdevelopmentofthistechnologyinourcountry,thestudyconductedaselectionforbogies.Astothebogiebrakeriggingdesign,thispaper’sworkmainincluding:First,ensurethebrakediscmountingdimensionsandstructuraldesign.Mountingdimensions’identificationmajordeparturefromthegeneralparametersofthebogie,itswheelsandhubs,combinedwithbogielaldimensions,whilemakingreferencetoheavytrucksdriveshaftbearinginstallation,determinethevehicleaxlebearingmanner,aswellasthebrakediscmountingdimensionsandmethods,carryingoutstructuraldesignwith3DmodelingsoftwareSolidworks.Second,Brakediscstrengthandtemperaturefieldysis.Inthispaper,emergencybrakediscsstrengthysisprocessiscarriedoutbyprofessionalsimulationsoftwareANSYS;withwhichtheysisoftemperaturedistributioninemergencybrakingandservicebrakingprocesswerealsocarriedout.Throughstrengthysis,theumstressoccursduringbrakingintheboltholeis47Mpa,farbelowtherequiredstress300Mpa.Throughtemperaturefieldysisoftwoconditionsofservicebrakingandemergencybraking，simulatetheheatingprocessandregularofthebrakedisc,thehighesttemperaturesintwokindsofconditionswere105°Cand121°Cduringbraking,whicharebelowtheallowabletemperatureof300°C,meetingtherequirements.Throughtheimplementationofthesetwoaspectsofthework,thispaperfocusedonsolvingtheSuspendedrailwaybrakingriggingbasedonthesizeofinstallationandstrengthofdesign,andtheresultistomeettherequirements.Butlimitedtothetime,nootherkeycomponentsofsomeofthestrengthcheck,tobefurtheraddressed.：Suspended brake 第1章緒 研究的意 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及特 第2章總體與轉(zhuǎn)向架技術(shù)方 懸掛式空軌車輛的分 主要參 空軌車輛主要部件概 車輛總體及轉(zhuǎn)向架技術(shù)參 電機功率估 第3章基礎(chǔ)制動裝置設(shè) 基礎(chǔ)制動裝置方案設(shè) 車輛制動力的計 主制動器的設(shè) 空軌車輛驅(qū)動半軸支承方案選 輪 空心 中心輪 制動 制動閘片的選 制動卡鉗的選 第4章制動盤的有限元分 ANSYS軟件介 制動盤的結(jié)構(gòu)強度分 制動盤制動過程的受力分 制動盤的有限元分 制動盤制動過程的發(fā)熱分 摩擦熱力學(xué)相關(guān)理 瞬態(tài)熱分析模型的建立與單元劃 瞬態(tài)熱分析條件假 熱流密度的確 對流系數(shù)的確 有限元瞬態(tài)熱分 結(jié) 致 參考文 附錄:實 1交通擁堵是民眾最擔(dān)憂的問題之一，這是國際大都市以及發(fā)展中國家大城25%~30對于中國的大型市區(qū)會引起越來越多的擔(dān)憂。汽車數(shù)量的劇增就會帶來一個問題：越來越多的尾氣排放和交通擁堵。解決這個問題的方法就是大力發(fā)展城市軌道交巨大的平臺和站，如果放在，需要巨大的努力和成本來大規(guī)模開挖和建隧道，以地鐵為例每公里造價在35億且會對環(huán)境產(chǎn)生巨大的影響考慮到這monorail）和懸掛式獨軌（suspendedmonorail）系統(tǒng)兩種。1901年最先出現(xiàn)在德國烏帕塔爾市，德國后又先后修建了特蒙德線、杜塞爾多夫線等新型空軌，在2003年，多特蒙德線又進行了了擴建1957年在上野動物園修建了第一條懸掛式單軌鐵路，作為觀光交通工具。而后在1970年和1988年，又分別在湘南和千葉市開通了 2011年，懸掛式空軌系統(tǒng)開始引入國內(nèi)，截止2012年整個系統(tǒng)的率已達90%。估計到2014年，等城市都有可能會投入空軌交通系統(tǒng)運營100余年歷史，德國多特蒙德及塞爾多夫線1.2~1.51/5，輕軌、低速1/2~1/3。23~52.4kW。6.5m65db占地少。對??；因為該系統(tǒng)采用集成化設(shè)計，只需一條軌道梁兼容性好。能夠很好地融入現(xiàn)有交通系統(tǒng)，成為一種交通能力的補22-1目前世界上主要運用懸掛式單軌車輛的國家主要是德國和，且廣泛使用的（1）1988年3月28日開通一號線（體育中 千城臺段，長8.1千米（21991 假千葉段長3.8千米（3）1995年8月1日開通二號線（千葉 千葉段，長1.5千米（4）1999年3月24日二號線延長線開通（千 15.221組列車。2-22-22-22-32-314800mm2580mm783048人。

2-444個彈性橡膠導(dǎo)向輪。1265kW，分別安裝采用電動機與構(gòu)架非一體式的設(shè)計，相較于電機與構(gòu)架一體式的設(shè)計，這種設(shè)對于技術(shù)引進也更容易。信號天線

2-51ATC信號的天線，數(shù)量2個。2-12-12軸轉(zhuǎn)向電動客車2軸轉(zhuǎn)向電動客車DC78人（3048人長寬高寸2帶有差動齒輪裝置1段直角驅(qū)動方式，齒數(shù)比（C1000LA1000L/min三相感應(yīng)電動機，AC440V機80L/min,MELSIV-8000，直接是逆變器，容量Ni-CdCU774B制冷劑：無氟類型（R407C）反射型鋁加熱器（座椅垂懸式嵌板加熱器）ATC2計算基本阻力，規(guī)定按v=10km/h基本阻力的運算參考重慶式輕軌的基本阻力Re=[(13+0.0425v)G+0.22v2] R——基本阻力——速度（km/h——列車總重（tα——阻力系數(shù)。加速時取1.0，時取0.8

Re=[(13+0.0425×10)×55.24+0.22×102]×1=763.597q0——軸重

w0=Re/G=13.82Wq=28k/(q0+7) k1.6。Wq=28×1.6/（55.24/8+7）=3.22 υ——考慮車輛旋轉(zhuǎn)部件慣性的系數(shù)（a——起動加速度F=9.81×55.24×[102×(1+0.1)P=F·VA/3.6 VA25km/h較合理。

Pm=P/n/η=486.36/8/0.95=63.99上述每臺牽引電機所需功率的計算是直接參照重慶式單軌列車的基本阻力計算的，考慮到懸掛式空軌車輛的橫截面比式的橫截面小，基本阻力也會65kW是合理的。3輕的作用，從而增加車內(nèi)乘客的舒適性。裝在空心軸上，同時，由于車輪是橡膠輪，也不能采用式安裝方式。1050mm/315/75/R22.5卡鉗選擇卡鉗，卡鉗具有體積小，易于安裝的優(yōu)點。因為輕軌、地鐵等都是采用空氣作為制動力的來源懸掛式空軌車輛也不例外為了能夠使用卡鉗，的彈簧力轉(zhuǎn)換成空-油壓和彈簧-油壓力的放大器（10倍。位的措施同時盡量減少油管接頭不管采用何種油管連接方式，輪。緩解時，制動缸內(nèi)的壓力空氣在制動控制系統(tǒng)的控制下排出，3-1

3-1度：3.5km/h/s（常用最大，緊急制動平均度β=4.5km/h/s(即1.25m/s2)

為便于計算，假設(shè)車輛在緊急制動過程中以恒定度，因為車輛具備防F(1)G

γ——車轉(zhuǎn)系數(shù)，取G——列車總重，55.24F=1.08×55.24×1.25=74.57

Re——基本阻力（kgf；v——速度（km/hG——列車總重——阻力系數(shù)。加速時取1.0，時取0.8表3-4速度5基本阻力當(dāng)V=65km/h，Re=13.11kN，Φmax=13.11/74.57×100%=17.6%；（Φ為基本阻力與當(dāng)V=5km/h時，Re=5.86kN，Φc(bi)F/(G表3-5

坡度-0單位制動力Br2kFN????R

RR1

???? 12(??3???3???? 1

4[13

] 因為m<1,

<0.25,故

此處取平均半徑???????如表3-6表3-65????和表(3-6)數(shù)據(jù)帶入式（3-5）中，計算得到不同坡度i上各速度下的所需閘片壓表3-7坡度i=-5 3-85 閘片壓力 3-95i=-30上緊急制動，所需閘片壓力比平道或上坡時都更大；三種工況V=65km/hi=-30，V=65km/h28.5kN以及卡鉗的選型等。而設(shè)計的最主要工作則集中在制動盤和閘片的安裝尺寸和0.5t3-1所示。3-2這種設(shè)計，驅(qū)動半軸的末端會承受車輪施加的彎矩，同時還要傳遞驅(qū)動扭矩。55.24t73-33-33-4為雙輪的半軸支3-4公行駛時的縱多不確定道路因數(shù)，較小，可以不使用斷開式驅(qū)動橋設(shè)計，3-5

3-5已經(jīng)確定空軌車輛采用整體梁式全浮半軸支承結(jié)構(gòu)，由此開始具體的設(shè)計。由懸掛式空軌車輛總體參數(shù)知，轉(zhuǎn)向架走行輪采用的輪胎和輪轂的規(guī)格為：1050mm/315/75/R22.5。即輪胎最大的直徑是1050mm，寬度為315mm75%（扁平率=輪胎斷面高度／輪胎寬度22.5英寸，也即是25.4=571.5mm。由此可以選擇輪轂型號，采用大型卡車普遍采用的輪轂571.5×216solidworks繪圖軟件，輪轂由上述數(shù)據(jù)以旋轉(zhuǎn)特征方式生成，然30mm。3-6

3-732020,320223-1。 型號32020軸 型號32022軸3-83202032022和190mm3-9、3-10。3-93-10

3-11輪轂內(nèi)法蘭上，中心輪轂內(nèi)部與套在空心軸上的圓錐滾子軸承配合，配合公差為70mm，在下面會有說明。3-123-133-14所示。3-143-1522.5英寸輪轂的要求，更具參考價值。布雷博作為一家世界知名汽車制動器生產(chǎn)商，是高性能汽車和摩托車以及找到了一張20英寸輪轂的參考尺寸。如圖3-16。3-16參考32mm65mm。制動卡鉗距離中心線距231mm140mm。其背面距離制動盤圓周面距離為（231*2-420）/2=21mm20英寸，制動卡鉗背面距離23mm3-17。

3-173-222.5202.5英寸，即63.5mm。所以制動盤直徑可以適當(dāng)增大，但是又不要使制動卡鉗與輪轂有，參考表中數(shù)據(jù)，卡鉗背面與輪輞距23mm，以及卡鉗背面與制動盤圓周面的距離21mm484mm。121mm，即螺孔所在（φ=16mmR2分別為制動盤摩擦面大小徑）一般不小于0.65，取盡可能大的摩擦面徑向?qū)挾?，由此計算出制動盤最大外徑D=432mm<484mm，即制動盤徑向?qū)挾葹?5mm,對于制3-中心孔徑 3-183-183-193-203-21。3-19圖3-20制動盤正三維3-21設(shè)計強度不夠，故在制動盤軸向（與凸向，每兩個散熱肋板用一個半圓凸臺3-22。3-223-233-23HT300灰口鑄鐵，國外很多輕軌車輛上已經(jīng)開始采用鋁合金制動盤，如德國Knorr公司制造的輕軌車輛制動系統(tǒng)對較高，在國內(nèi)還沒有很好的推廣。為更好的適應(yīng)國況，包括維修方便程度、HT300。HT3001.3e5Mpa，7.3e-9t/mm3,0.25在Knorr，軌道交通系統(tǒng)里查詢有關(guān)制動盤的資料，他們也給出了不3-24。3-243-253-25Knorr3-26所示。3-263-27Knorr的閘片，對3-273.228.5kN。制動卡鉗的選擇，對于空軌車輛來說，由于轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)非常緊湊，首要考首先參考汽車用制動卡汽車用制動卡鉗最著名的是布雷博品牌，它以高性能、高可靠性著稱。但3-28XTS3-28其制動性能如何？專業(yè)汽車評測《汽車之家》對凱迪拉克XTS進行XTS1840kg60kg1900kg。245/45R19592.85mm。3-29100km/h~0的制動性能3-29凱迪拉克汽車制動性能由知速度從100km/h~0過程中平均度β基本保持在-1.1g左右，即β=-10.8m/s2。以此度作為平均度。 第二定律知mA——加速度，m/s2

（3-R6:4

（3-F前=0.6×（1900×10.8×0.296/0.16）/2=31.63531kNKnorr品牌圖3-30型號HF2A15制動卡60kN單制動循環(huán)回從上面所述性能參數(shù)可看出，型號HF2A15制動卡鉗制動力大，重量輕，比較布雷博品牌制動卡鉗和Knorr的制動卡鉗。前者主要致力于汽車HF2A15制動鉗更合適,140mm21mm3-314ANSYS進行。制動盤模型的建立使用SolidworksANSYSANSYS軟件是融結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁、聲學(xué)與一體的大型通用有限元分車交通、工等工業(yè)及科學(xué)研究。可運行于大多數(shù)計算機和操作系統(tǒng)，從PC1ANSYS軟件中也可以由CAD接口導(dǎo)入模型。2另外，在求解的子模塊又包含以下模塊：結(jié)構(gòu)靜力分析、機構(gòu)動力學(xué)分析、機構(gòu)非線性分析、動力學(xué)分析、熱分析、電磁場分析、流體動力學(xué)分析、聲場分析、壓電分析。34-1所示。4-1ansyssolid923Dsurface154單元供創(chuàng)建表面效應(yīng)單元2materialmodelHT300的4-1。4-1HT300 彈性模（GPa）泊松比密度（g.cm-3） 存為.SAT、.x_t格式。因為導(dǎo)后的模型是三維邊線框，在模型導(dǎo)入后注意將其改為4、網(wǎng)格劃分。Ansysmeshing工具，可人工控制網(wǎng)格劃分的形狀大小，4-2。

fin4-24-3。4-31，表示沿法2、34-40即可。4-5。4-56、查看結(jié)果。點擊主菜單generalpostproc進入該后處理模塊，查看感的結(jié)4-64-7從圖4-5可得知，制動過程中制動盤的最大應(yīng)力出現(xiàn)在螺栓孔邊緣處，其值為47MPaHT300300MPa。一方面是由于沒有倒角的原因，另外4-7知，最大形變發(fā)生在制動盤邊緣，由于正盤型制動屬于粘著制動，車輛在制動過程中，閘片與制動盤的劇烈摩擦?xí)?0%10%q(t)QKA(t1t2

QtqAF(T4T4

qε0~1A11F1212T22Σ——史蒂芬-5.67×10-8W/(m2K)4 qh(TSTBh——對流換熱系數(shù)；TS

thermal4-2。4-2HT300比熱容導(dǎo)熱系數(shù)密度4-8所示。4-8180制動盤有限元模型的劃分采用solid70和表面效應(yīng)單元surface152。surface152surface1524-94-10是網(wǎng)格劃分后的有限4-94-10也不會成規(guī)律變化，所以有必要對制動過程制動盤進行理想化處理。1、車輛以勻降速；2、摩擦面受到的載荷是均勻的；3、盤體和閘片的材料特性穩(wěn)定不變，即比熱、密度和導(dǎo)熱率；4、由于熱輻射是非線性的計算，且以往資料知道，輻射0Q(t)Wm(v2v2)/0式中，m——每個的承重

Q(t)90%W/

Q(t)t

q(t)0.9ma(v02

式中，A——AR2R2，R1、R2 a——平均度，緊急制動取1.25m/s2，常用制動取0.972m/s2；緊急制動

=44200-31000t常用制動

=44200-23800th0.037(uL/)08Pr1/3/

Prua6.14×10-614.8×10-6m2/s。

CTKT

surf152表面效應(yīng)單元上，對制動盤體中除摩擦面外的所有面，對流系數(shù)施加在模型的實體表面上。14.41（環(huán)境20制動工況下的熱流密度和對流換熱系數(shù)按照上述方式以一維函數(shù)的方式加載到對4-1所示。4-114-12制動盤溫度場分布4-12994-13制動盤溫度場分布4-13溫度分布可看出，最高溫度（紅色）呈波浪式分布，溫度趨向于肋板4-164-17所示。圖4- 4-15t=6s圖4- 圖4- 從t=3s~t=14s制動盤溫度場分布可知，在制動開始的一段時間（0~10s）制動盤4-18所示。4-1818.5s1s，以一維函數(shù)4-19。4-194-194-20所示。4-204-20,各個時間點制動盤溫度場分布變化可知，制動盤摩擦表面的溫度始終耗散作用。制動盤整體溫度先上升，在t=10s121℃。此階段溫度上升原10s4-22。4-214-224-22t0~14s14s~18.5s120300SUV20~21英寸輪轂所配備制動盤的尺寸，并擇了knorr制動卡鉗，遺憾的是無法得到該卡鉗安裝尺寸，而作為一次方案設(shè)（3）3D建模。根據(jù)得出的尺寸，重點對制動盤結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計，并制定了兩三維建模軟件solidworks把設(shè)計三維表現(xiàn)出來。感謝畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)老師王伯銘，他學(xué)識淵博、治學(xué)嚴謹。在我畢業(yè)設(shè)感謝機車車輛系學(xué)長：張德乾、曹凱、李天一。三位學(xué)長在我做畢業(yè)設(shè)長也幫助指導(dǎo)設(shè)計思路，讓自己在的狀態(tài)中找到一條可靠的方法。感謝我的。在平時的相互交流中，自己的知識得到了拓展，學(xué)習(xí)到其它課題項目里的一些東西，啟發(fā)了我的設(shè)計思路。另外，要謝謝對自己在軟件學(xué)習(xí)上的幫助，的幫助讓自己節(jié)省了很多的時間。感謝我的家人，我的堅強后盾。是的理解與支持，讓我能夠安心的學(xué)習(xí)，王伯銘.城市軌道交通車輛工程.西南交通大學(xué)王月明.動車組制動技術(shù).中國鐵道鮑維千.輕軌車輛的車體及轉(zhuǎn)向架.城市軌道交通12,2.國產(chǎn)低地板輕軌車輛制動系統(tǒng)方案.池耀田.輕軌車輛的制動系統(tǒng).徐飛.市軌道交通一號線一期工程車輛.電力機車與城軌車輛.2004，27（3：18~20李勇.市鐵道南北線一期工程車的選型..趙可．SS4改進型電力機車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架仿真分析及局部結(jié)構(gòu)優(yōu)化．機車車輛工藝,2007,4應(yīng)之丁,張萼輝,姜敏.低地板輕軌車輛制動技術(shù)分析.城市軌道交通研究李潤林．輕軌車與磁軌制動系統(tǒng)［Ｄ］．：交通大學(xué)肖維遠．160km/h快速貨車制動系統(tǒng)方案的研究．交通大學(xué)．徐金國．快速貨車轉(zhuǎn)向架關(guān)鍵技術(shù)研究．西南交通大學(xué)．002,40（228~292002,