動車組車輛構(gòu)造與設(shè)計核心知識點

動車組車輛構(gòu)造與設(shè)計核心知識點

1強度分析的目的

（1）進行結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計，確定最優(yōu)方案

（2）分析結(jié)構(gòu)損壞原因，尋找改進途徑

2強度計算的內(nèi)容

（1）受力分析

研究運行過程中，零部件所承受的載荷及其組合。

（2）應(yīng)力計算

以材料力學(xué)、彈性力學(xué)等為基礎(chǔ)，用有限元法確定零部件的應(yīng)力、應(yīng)變及穩(wěn)定性等。

（3）強度評價

確定評價強度、剛度和耐久性的方法和指標(biāo)，并進行評價。

3作用在車體上的載荷

垂向靜載荷，垂向動載荷，側(cè)向力，縱向力及其組合，扭轉(zhuǎn)載荷，修理時加于車輛上的載荷,

特種載荷

4應(yīng)力計算方法有：解析法；有限元法

5強度設(shè)計方法

靜強度設(shè)計：n=。b/。＜[n]（不斷裂）；n=。s/。＜[n]（不發(fā)生塑性變形）

疲勞強度設(shè)計：n=0-1/0＜[n]（無限壽命）；n=。-IN/。＜[n]（安全壽命）

損傷容限設(shè)計;可靠性設(shè)計;優(yōu)化設(shè)計

6車輛結(jié)構(gòu)試驗的類型

（1）車輛結(jié)構(gòu)強度試驗

車輛結(jié)構(gòu)強度試驗主要測定車輛結(jié)構(gòu)在各種載荷作用下的強度、剛度和穩(wěn)定性，從應(yīng)力狀態(tài)

和變形的觀點來評價車輛結(jié)構(gòu)的合理性。它主要包括：車輛靜強度試驗；車輛動強度試驗；

車輛縱向沖擊強度試驗；車輛零部件破壞強度試驗。

（2）車輛動力品質(zhì)試驗

車輛動力品質(zhì)試驗主要測定車輛在運用過程中與線路間的相互作用力，車輛振動特性及車輛

的動態(tài)特性參數(shù)等。它主要包括：車輛平穩(wěn)性試驗；車輛脫軌穩(wěn)定性和傾覆穩(wěn)定性試驗；車

輛特性參數(shù)測定試驗。

（3）車輛結(jié)構(gòu)的可靠性和耐久性試驗

車輛結(jié)構(gòu)的可靠性和耐久性試驗的主要目的是確定車輛可靠性指標(biāo)的數(shù)值，查明出現(xiàn)故障的

時間規(guī)律性，確定結(jié)構(gòu)的疲勞強度等。它主要包括：車輛及其構(gòu)件的振動疲勞試驗；車輛縱

向沖擊疲勞試驗。

車輛強度試驗?zāi)康募耙?/p>

試驗?zāi)康?/p>

（1）鑒定車輛及其主要零部件的強度、剛度和穩(wěn)定性等設(shè)計質(zhì)量

（2）檢驗車輛及其主要零部件的制造質(zhì)量。

要求

⑴試驗加載應(yīng)最大限度地模擬試件實際運用時的受力狀態(tài)。

⑵試驗載荷應(yīng)不小于基本作用載荷值，但鑒定標(biāo)準(zhǔn)仍須按基本作用載荷換算。

⑶試驗對象的制造質(zhì)量應(yīng)具有代表性。其機械性能、化學(xué)成分、金相組織、鑄件壁厚、外

型尺寸及鉀焊質(zhì)量等技術(shù)狀態(tài)均應(yīng)符合有關(guān)圖紙及技術(shù)文件的規(guī)定。

零部件強度試驗類型

1、車體靜強度試驗;2、車體剛度試驗;3、轉(zhuǎn)向架主要零部件靜強度試驗;4、轉(zhuǎn)向架主要零部

件疲勞試驗

7車輛強度規(guī)范的特點和要求

車輛強度規(guī)范的特點：強制性；時效性；適用性

要求：（1）強度規(guī)范規(guī)定了對車輛結(jié)構(gòu)的實際要求、載荷和環(huán)境條件以及研制程序。

（2）強度規(guī)范對結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)定為三級載荷：使用載荷、試驗載荷和設(shè)計載荷。

1設(shè)計任務(wù)書的內(nèi)容包括6項：

（1）產(chǎn)品用途（客運/貨運、高速/普速）；

（2）基本技術(shù)條件（軌距、構(gòu)造速度、限界等）；

（3）主要技術(shù)參數(shù)（固定軸距、車輛定距等）；

（4）車輛零部件的型式與要求

?車體型式與要求；

?轉(zhuǎn)向架的型式與要求；

?制動裝置的型式與要求；

?車鉤緩沖裝置的型式與要求；

?車輛設(shè)備的型式與要求（客車的供電設(shè)備、采暖及空調(diào)設(shè)備、衛(wèi)生

及給水設(shè)備等）

（5）材質(zhì)要求；（6）其他要求。

2車輛設(shè)計從設(shè)計的前后順序，一般可分為三個階段：

A、方案設(shè)計；B、技術(shù)設(shè)計；C、施工設(shè)計

3車輛設(shè)計類型及設(shè)計內(nèi)容

動車組設(shè)計的內(nèi)容包括動車組總體設(shè)計、總成設(shè)計和零件設(shè)計。

1.總體設(shè)計又稱為總布置設(shè)計，其任務(wù)是使所設(shè)計的產(chǎn)品達到設(shè)計任務(wù)書所規(guī)定的要

求；

2.總成設(shè)計，主要任務(wù)是滿足整列車設(shè)計對總成功能和布置的要求；

3.零件設(shè)計，主要任務(wù)是滿足總成的設(shè)計要求并解決強度、壽命和生產(chǎn)技術(shù)問題。

1、國際上根據(jù)鐵路線路允許運行的最高時速對列車作如下劃分：

?普通列車：最高運行速度100-160km/h；

?快速列車:最高運行速度160—200km/h；

?高速列車：最高運行速度2200km/h?

高速鐵路一般指營運時速200公里以之鐵路系統(tǒng)。

2、（1）速度快，旅行時間短（2）客運量大。（3）準(zhǔn)時性好，全天候。（4）安全舒

適可靠。（5）能耗低。（6）污染輕。（7）占地少。（8）效益高。

3、動車組：亦稱多動力單元列車，是由動車和拖車或全部動車長期固定聯(lián)掛在一起運行的

鐵路列車。

4、1按牽引動力的分布方式分

發(fā)動機分布在不同的車輛上，稱為動力分散動車組。

發(fā)動機集中在一兩個車輛上的動車組，稱為動力集中動車組。

2按動力裝置分

內(nèi)燃動車組（DMU）：內(nèi)燃動車組按傳動方式又分為電力傳動和液力傳動兩種

電力動車組（EMU）：電動車組按電流制又分為直流和交流兩種

3按服務(wù)對象分

?長途高速電動車組（國外的動車組：日本新干線、德國IC臼型、

法國TGV、歐洲之星；中國大陸的動車組：藍箭號、中華之星、中原之星、

長白山號）

?城市軌道交通動車組（地鐵、輕軌、獨軌、新交通動車組等）

5、CRH,中國高速鐵路，英文全稱（ChinaRailwayHigh-Speed）目前已知有'CRHLCRH2,

CRH3,CRH5o車次代號的首字母為"D"或"C"（分別是"動"字或"城"字的拼音首字母簡寫）。

1.CRH1：龐巴迪-四方-鮑爾（BSP）生產(chǎn)，原型是龐巴迪為瑞典AB提供的Regina。200

公里級別（營運速度200km/h,最高速度250km/h）

2.CRH2：南車四方（聯(lián)合日本川崎）生產(chǎn)。200公里級別（營運速度200km/h,最高

速度250km/h）

3.CRH3：北車唐山機車廠（聯(lián)合西門子）生產(chǎn)，原型ICE3。300公里級別（營運速度

330km/h,最高速度380km/h）。

4.CRH5：北車長春客車廠（聯(lián)合阿爾斯通）生產(chǎn)，原型阿爾斯通為芬蘭國鐵提供的SM3

型。200公里級別（營運速度200km/h,最高速度250km/h）。

CRH2和CRH5具備提速至300km/h的條件。

6、日本700系動車組、法國TGV動車組、德國ICE動車組

7軌道交通車輛的基本特點軌道交通車輛的基本特點自導(dǎo)向、低阻力、編成列、限尺寸

8動車組車輛的主要技術(shù)特點：優(yōu)良的空氣動力學(xué)外形、車體結(jié)構(gòu)輕量化、高性能轉(zhuǎn)向架技

術(shù)、復(fù)合制動技術(shù)、密接式車鉤緩沖裝置

9車輛方位規(guī)定；我國鐵路規(guī)定，在客貨車輛上以制動缸活塞桿推出的方向為第一位，另一

端為第二位。手制動機都安裝在第一位。車輛的車軸。車輪、軸箱、車鉤、轉(zhuǎn)向架和其他零

件的位置，都是由第一位車端數(shù)起，順次數(shù)到第二位車端（圖3.3_04車輛定位標(biāo)記）

10C0-C0,表示機車為兩臺三軸轉(zhuǎn)向架，動軸為單獨驅(qū)動，如DF11。

BO-BO,表示機車為兩臺二軸轉(zhuǎn)向架，動軸為單獨驅(qū)動，如DSS8。

BO-BO-Bo,表示機車為三臺二軸轉(zhuǎn)向架，動軸為單獨驅(qū)動，如SS4。

2（BO-BO）,表示2節(jié)BO-BO型機車重聯(lián)，如SS4。

11車輛定距：相鄰轉(zhuǎn)向架中心距

轉(zhuǎn)向架固定軸距：轉(zhuǎn)向架前后車軸中心距

12線路類型

a按運量分

I級鐵路：在路網(wǎng)中起骨干作用，遠期客貨運量215Mt者-；

H級鐵路：在路網(wǎng)中起骨干作用或起聯(lián)絡(luò)作用，遠期客貨運量在7.5~15Mt之間者；

III級鐵路：為某一區(qū)域服務(wù)具有地區(qū)運輸性質(zhì)的鐵路，遠期客貨運量＜7.5Mt者。

b按用途分：正線、站線、段管線、岔線、特別用途線。

13線路構(gòu)造

線路縱斷面構(gòu)造;上下坡段和豎曲線及平道

線路平面構(gòu)造;直線、曲線、緩和曲線和道岔

軌道包括鋼軌、軌枕、聯(lián)結(jié)零件、道床、防爬設(shè)備和道岔等。

14鋼軌：我國目前的鋼軌標(biāo)準(zhǔn)長度有12.5m和25m兩種。另外，有“無縫”鋼軌。

15輪對:走行導(dǎo)向。

軸箱：降低摩擦阻力，化滾動為平動。

一系懸掛裝置：用以固定軸距，保持輪對正確位置，安裝軸承等。緩沖軸箱以上部

分的振動，以減輕運行中的動作用力。

構(gòu)架:安裝基礎(chǔ)。

二系彈簧懸掛：也叫車體支承裝置:是車體與轉(zhuǎn)向架的連接裝置。

基礎(chǔ)制動裝置:是制動機產(chǎn)生制動力的部分。

電機驅(qū)動裝置:將電能變成機械能轉(zhuǎn)矩，通過降低轉(zhuǎn)速，增大轉(zhuǎn)矩，將牽引電動機的

功率傳給輪對。

16軸箱與構(gòu)架的連接方式通常稱為軸箱定位。軸箱定位也就是輪對定位,即約束輪對與構(gòu)架

之間的相互位置。

隨著列車速度的進一步提高，高速轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)形式逐步趨于類同，它們的主要特點是：無

搖枕、空氣彈簧懸掛，有回轉(zhuǎn)阻尼、加裝彈性定位等

踏面需要做成一定的斜度，其作用是：1、便于通過曲線2、可自動調(diào)中3、踏面磨耗沿寬

度方向比較均勻

17高速機車車輛采用整體碾鋼車輪的原因

（1）車輪產(chǎn)生很大的離心力，有可能破壞輪箍的結(jié)合強度。因此，不能采用冷縮輪箍，有

必要改用整體車輪。

（2）閘瓦傳熱散熱不良將引起制動時輪箍溫升過高，為了防止發(fā)生弛緩事故，有必要改用

整體車輪。

（3）輪心輻板要開設(shè)穿入連桿銷的孔，輻極強度被削弱，難以保證輪箍與輪心的配合強度。

18軸箱裝置類型

滑動軸承軸箱

滾動軸承軸箱：圓柱滾動軸承軸箱（目前客車常用）；

圓錐滾動軸承軸箱（目前貨車、高鐵常用）

軸箱裝置組成；軸承、軸箱體、密封件

19彈性懸掛裝置分類

按位置分；

?一系懸掛裝置：在輪對與構(gòu)架之間的彈簧懸掛裝置，稱為一系懸掛裝置，也稱為軸

箱懸掛裝置。

?二系懸掛裝置：在車體和構(gòu)架之間的彈簧懸掛裝置，稱為二系懸掛裝置，也稱為中

央系懸掛裝置。

在動車組彈簧懸掛裝置中，通常采用兩系彈簧懸掛系統(tǒng).從輪對開始向上包括輪對

到一系懸掛裝置以下部分的質(zhì)量稱為轉(zhuǎn)向架的簧下質(zhì)量?；上沦|(zhì)量直接影響輪軌之間的動

力作用?；上沦|(zhì)量越大，輪軌之間的動力作用越大，反之，越小。

按作用分；彈簧減振裝置按其主要作用的不同，大體上可分為三類：

1.緩沖裝置：主要起緩和沖動的彈簧裝置；（中央彈簧、軸箱彈簧）

2.減振裝置：主要起衰減振動的減振裝置；（垂向、橫向、縱向和抗蛇行減振器）

3.定位裝置：主要起定位作用的定位裝置。（軸箱定位、中央定位、抗側(cè)滾扭桿）

一系；均勻軸載、緩沖減振、輪對定位

二系；支撐車體配重量、縱橫傳力定位置、緩沖減振提性能

軸箱；承載、傳力、轉(zhuǎn)平、降阻。

彈性懸掛裝置作用；均載定位、緩沖減振.

軸箱與構(gòu)架的連接方式，稱為軸箱定位

二系懸掛裝置分類；

⑴按中央彈簧跨距分：內(nèi)側(cè)懸掛、中心懸掛和外側(cè)懸掛。

（2）按載荷傳遞形式分：心盤集中承載、心盤部分承載和非心盤承載。

⑶按中央懸掛裝置的結(jié)構(gòu)分：有搖動臺、無搖動臺、無搖枕轉(zhuǎn)向架。

構(gòu)架作用；固定軸距、傳各向力、聯(lián)系部件

20轉(zhuǎn)向架構(gòu)架就設(shè)計和制造工藝而言，分為鑄鋼構(gòu)架和焊接構(gòu)架。焊接構(gòu)架又可分為鋼板

焊接構(gòu)架和壓型鋼板焊接構(gòu)架。

（2）根據(jù)軸箱及其定位裝置的結(jié)構(gòu)，構(gòu)架又分為有導(dǎo)框式和無導(dǎo)框式。構(gòu)架采用無導(dǎo)框軸箱

定位方式時不需要開切口，可避免強度削弱，同時避免了構(gòu)架與軸箱間的摩擦副。近代干線

電力機車，尤其是高速電力機車越來越廣泛地采用無導(dǎo)框式鋼板焊接結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向架構(gòu)架。

⑶根據(jù)構(gòu)架的結(jié)構(gòu)形式，轉(zhuǎn)向架構(gòu)架有封閉式和開口式（或H式）構(gòu)架之分。

21構(gòu)架主要由左右側(cè)梁，一根或幾根橫梁以及前后端梁組.而成。

22制動常見術(shù)語；

1、“制動”：人為地制止物體的運動，包括使其減速、阻止其運動或加速運動，均可稱之

為

“制動”。

2、“緩解”；對已經(jīng)施行制動的物體，解除或減弱其制動作用，均可稱之為緩解。

3、“列車制動裝置”：為使列車能施行制動和緩解而安裝與列車上的一整套設(shè)備，總稱為

“列

車制動裝置”。通常包括基礎(chǔ)制動裝置和制動機兩部分。

4、“閘”：“制動”與“制動裝置”均簡稱為“閘”，施行制動既可簡稱為“上閘”，亦

可簡

稱為“下閘”，使制動得到緩解簡稱為“送閘”。

23制動的意義；減速、停車保安全；提速、增重提效益

制動的實質(zhì)是將列車動能轉(zhuǎn)化為其他形式的能并消耗掉.現(xiàn)代列車大多數(shù)同時具備電氣制

動和空氣制動兩套制動系統(tǒng)。

24電機驅(qū)動裝置作用；實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生輪對驅(qū)動力距。

（用高轉(zhuǎn)速、小扭矩的牽引電機驅(qū)動低轉(zhuǎn)速、大阻力的動軸）

組成；牽引電機、傳動齒輪箱、電機懸掛裝置

通常把牽引電動機在車上的安裝稱為電機懸掛。

25CRH1；5輛動車和3輛拖車組成，轉(zhuǎn)向架為兩軸無搖枕"H”型構(gòu)架轉(zhuǎn)向架，一系懸掛為

鋼

彈簧轉(zhuǎn)臂定位，二系懸掛采用空氣彈簧；軸箱定位裝置為轉(zhuǎn)臂式；軸箱垂向減振器：安裝在

軸箱外側(cè)，在構(gòu)架端部和轉(zhuǎn)臂之間。

CRH2；采用無搖枕H形構(gòu)架；軸箱采用轉(zhuǎn)臂式定位；

?電機采用架懸結(jié)構(gòu)；

CRH3;H型焊接構(gòu)架/轉(zhuǎn)臂軸箱定位/空氣彈簧

CRH5;拉桿軸箱定位方式