基于三維軟件的高速列車(chē)轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)與分析（含CAD圖紙+三維圖紙+說(shuō)明書(shū)）

基于三維軟件的高速列車(chē)轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)與分析（含CAD圖紙+三維圖紙+說(shuō)明書(shū)）,基于,三維,軟件,高速,列車(chē),轉(zhuǎn)向架,設(shè)計(jì),分析,cad,圖紙,說(shuō)明書(shū),仿單 摘 要 隨著我國(guó)鐵路第六次大提速的順利實(shí)施，以及客運(yùn)專(zhuān)線不斷建成通車(chē)，國(guó)產(chǎn) CRH系列200300km/h動(dòng)車(chē)組已分期分批投入運(yùn)營(yíng)。轉(zhuǎn)向架是高速動(dòng)車(chē)組的走行機(jī)構(gòu)，必須始終保持良好的性能狀態(tài)，才能保證高速列車(chē)的安全可靠運(yùn)行，所以必須對(duì)高速動(dòng)車(chē)組轉(zhuǎn)向架進(jìn)行進(jìn)一步研究。 本論文主要研究設(shè)計(jì)CRH3高速動(dòng)車(chē)組動(dòng)力轉(zhuǎn)向架三維實(shí)體造型。首先介紹了世界各國(guó)的典型高速動(dòng)車(chē)組技術(shù)，其次對(duì)我國(guó)的CRH3型電動(dòng)車(chē)組設(shè)備組成進(jìn)行了介紹，然后應(yīng)用Solidworks三維軟件對(duì)CRH3動(dòng)車(chē)組轉(zhuǎn)向架各零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)體建模并進(jìn)行了虛擬裝配，并對(duì)一些零件進(jìn)行了分析，最后對(duì)CRH3型動(dòng)車(chē)組動(dòng)力轉(zhuǎn)向架進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)。為以后轉(zhuǎn)向架的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供一定的參考。關(guān)鍵詞：高速動(dòng)車(chē)組；轉(zhuǎn)向架構(gòu)架；轉(zhuǎn)臂式軸箱定位裝置；架懸式32Abstract As Chinas railway the sixth speed up was carried out，as well as the passenger special line was opened to traffic continuously，Domestic CRH series of 200300km/h EMUs have been put into operation in stages. Bogie is the high-speed EMUs traveling agency，so in order to ensure the high-speed train operation safely and reliably，it must be always maintained a good performance status，Therefore， we should do further research on high-speed EMU bogie. In this passage，the research design3D solid modeling for driving bogie theCRH3 high-speed EMU.Introduced the first countries in the world of the typical high-speed EMU，then the CRH3 EMU equipment were introduced，Then the application of Solidworks 3D software on CRH3 EMU bogie of the various parts to design and solid modeling and virtual assembly And some parts analysis，the overall design of the final the CRH3 EMU power bogie. After bogie optimize the design to provide a reference.Keywords: high speed train;bogie frame; rocker typejournal box positioning device; Frame suspension; 目錄1 緒論11.1 日本新干線高速動(dòng)車(chē)組的發(fā)展及應(yīng)用11.2 法國(guó)TGV高速動(dòng)車(chē)組的發(fā)展及應(yīng)用21.3 德國(guó)ICE高速動(dòng)車(chē)組的發(fā)展及應(yīng)用21.4 其他國(guó)家31.4.1意大利31.4.2 瑞典41.4.3 西班牙41.4.4 我國(guó)高速鐵路的發(fā)展51.5 結(jié)束語(yǔ)52 轉(zhuǎn)向架總體設(shè)計(jì)62.1 轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)準(zhǔn)則62.2 高速轉(zhuǎn)向架技術(shù)62.2.1構(gòu)架62.2.2輪對(duì)62.2.3彈簧懸掛裝置72.2.4牽引裝置72.2.5軸箱定位裝置72.2.6回轉(zhuǎn)阻尼裝置82.2.7抗側(cè)滾裝置82.2.8主動(dòng)和半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)82.2.9高速運(yùn)行的穩(wěn)定性92.2.10 高速通過(guò)曲線的性能103 基于Solidworks的轉(zhuǎn)向架三維實(shí)體設(shè)計(jì)113.1三維造型軟件 Solidworks軟件簡(jiǎn)介113.2 轉(zhuǎn)向架構(gòu)架123.2.1 側(cè)梁143.2.2 橫梁144 輪對(duì)軸箱定位裝置164.1 輪對(duì)164.2 主從動(dòng)齒輪配合設(shè)計(jì)174.3 軸箱體184.4 本設(shè)計(jì)軸箱定位裝置也采用轉(zhuǎn)臂式定位215 懸掛與制動(dòng)225.1 中心懸掛225.2 牽引裝置245.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置255.4 基礎(chǔ)制動(dòng)裝置成266 轉(zhuǎn)向架附屬裝置設(shè)計(jì)276.1 撒砂裝置276.2 輪緣潤(rùn)滑裝置276.3 掃石器組裝27結(jié)論28致謝29參考文獻(xiàn)301 緒論 目前世界上擁有自主開(kāi)發(fā)并已成功運(yùn)用高速動(dòng)車(chē)組的國(guó)家有日本、法國(guó)、德國(guó)和意大利，其共同之處在于列車(chē)各部件大量運(yùn)用高新技術(shù)，同時(shí)又各具特色，即根據(jù)本國(guó)的運(yùn)用條件和傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)，特別是在轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)、車(chē)體輕量化、流線型外形、列車(chē)動(dòng)力配置及構(gòu)成形式、電傳動(dòng)及控制技術(shù)、列車(chē)信息網(wǎng)絡(luò)等方面都具有各自的特點(diǎn)。其他正在發(fā)展高速鐵路技術(shù)的國(guó)家和地區(qū)，如西班牙、比利時(shí)、荷蘭、韓國(guó)和中國(guó)、臺(tái)灣等，都是建立在引進(jìn)這些國(guó)家的成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上而發(fā)展起來(lái)的。1.1 日本新干線高速動(dòng)車(chē)組的發(fā)展及應(yīng)用 日本的東海道新干線于1959年開(kāi)工建設(shè)，1964年10月1日東京奧運(yùn)會(huì)開(kāi)幕前夕開(kāi)通。該線路的成功運(yùn)營(yíng)，開(kāi)創(chuàng)了一世界上高速鐵路的新紀(jì)元。第一列0系新干線列車(chē)以210km/h的最高運(yùn)行速度投入運(yùn)用，使東京一大阪間列車(chē)運(yùn)行時(shí)間由7h縮短至3h10min。東海道新干線建成并成功運(yùn)行，在日本產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)利益，對(duì)世界鐵路的發(fā)展產(chǎn)生了重大影響。1985年，日本東北、上越新干線相繼開(kāi)通，200系、100系新干線列車(chē)分別以240km/h和210km/h的最高運(yùn)行速度投入運(yùn)用，100系列車(chē)在1986年與0系列車(chē)一同達(dá)到220km/h. 1987年日本國(guó)鐵民營(yíng)化之后，新干線網(wǎng)絡(luò)的不斷擴(kuò)大。為了適應(yīng)不同線路的運(yùn)營(yíng)條件，提高運(yùn)行速度，降低對(duì)環(huán)境的影響，日本持續(xù)不斷地開(kāi)發(fā)研制不同系列的新干線高速動(dòng)車(chē)組，使日本高速鐵路技術(shù)飛速發(fā)展。1992年300系列車(chē)在東海道新干線投入運(yùn)行，最高速度達(dá)到270km/h。該車(chē)通過(guò)采用鋁合金車(chē)體、輕量化轉(zhuǎn)向架和交流傳動(dòng)技術(shù)使軸重大幅度降低，同時(shí)，運(yùn)行速度及動(dòng)力學(xué)性能得到較大提高。 隨后，日本又開(kāi)發(fā)了采用其有更好的空氣動(dòng)力學(xué)性能，并采用半主動(dòng)減振技術(shù)的500系(最高試驗(yàn)速度350. 4 km/h，運(yùn)行速度300 km/h)、采用IGBT變流技術(shù)的700系(最高運(yùn)行速度285km/h)，采用雙層車(chē)體的E4系(運(yùn)行速度240km/h)和Star21、700系等型號(hào)的新干線列車(chē)，并一直保持自開(kāi)通運(yùn)行以來(lái)無(wú)重大事故的良好記錄。2002年12月1日，東北新干線盛岡一八戶(hù)新建標(biāo)準(zhǔn)新千線開(kāi)通運(yùn)營(yíng)，東日本公司采用E2系1000型高速動(dòng)車(chē)組，每列車(chē)由10輛編組(8M2T。E2系1000型動(dòng)車(chē)組最高設(shè)計(jì)速度3l5km/h，最高運(yùn)行速度275 km/h。我國(guó)從日本引進(jìn)并聯(lián)合設(shè)計(jì)生產(chǎn)的200 km/h動(dòng)車(chē)組的原型即為該型動(dòng)車(chē)組。1.2 法國(guó)TGV高速動(dòng)車(chē)組的發(fā)展及應(yīng)用自1967以來(lái)，法國(guó)政府已開(kāi)始研究高速鐵路運(yùn)輸。首先是嘗試使用航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的鐵路動(dòng)車(chē)組。1969年11月，法國(guó)成功開(kāi)發(fā)了第一代ETG燃?xì)廨啓C(jī)列車(chē)最高試驗(yàn)速度達(dá)到，與248km /小時(shí)。此后，燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組的質(zhì)量得到了進(jìn)一步的提高，和第二代ETG燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)車(chē)組研制。最大測(cè)試速度長(zhǎng)260 /小時(shí)以高速鐵路巴黎-里昂合作建設(shè)，第三代TGV 00l型燃?xì)廨啓C(jī)組的開(kāi)發(fā)，和5節(jié)成立。1972，最高試驗(yàn)速度達(dá)到381公里/小時(shí)。1973然而，在中東第一次世界石油危機(jī)后，法國(guó)開(kāi)始把高速動(dòng)車(chē)組的技術(shù)政策，電力牽引，并在速度的技術(shù)政策的實(shí)施，環(huán)保意識(shí)，充分利用能源、高新技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可靠性在歐洲。1973、第一z7001動(dòng)車(chē)組的發(fā)展，和最高試驗(yàn)速度達(dá)到309公里/小時(shí)1975。自1976年開(kāi)始，法國(guó)開(kāi)始著手研究交一直傳動(dòng)的TGV- PST動(dòng)車(chē)組，并在1981年9月投入運(yùn)用。此后，法國(guó)先后研制了交一直一交傳動(dòng)的TGV-A TGV-R， TGV-2N，TGV-TMST，西班牙AVE，TGV-PBKA，TGV-K等動(dòng)車(chē)組，新型動(dòng)力分散動(dòng)車(chē)組AGV也已研制成功，并投入試驗(yàn)運(yùn)行。其中，TGV-A 325號(hào)車(chē)組于1990年5月在大西洋線創(chuàng)造了515.3 km/h輪軌系統(tǒng)高速行車(chē)的紀(jì)錄。2007年4月3日，TGV以574. 8公里的時(shí)速創(chuàng)造了輪軌列車(chē)的最快紀(jì)錄。同時(shí)，TGV也是世界上定期輪軌客運(yùn)列車(chē)中平均速度最快的。1.3 德國(guó)ICE高速動(dòng)車(chē)組的發(fā)展及應(yīng)用 早在1970，德國(guó)的前聯(lián)邦政府技術(shù)研究部門(mén)開(kāi)始組織對(duì)未來(lái)的長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)新技術(shù)研究。在利用磁懸浮技術(shù)和輪軌技術(shù)發(fā)展高速鐵路的問(wèn)題，德國(guó)經(jīng)歷了一場(chǎng)曠日持久的討論，因?yàn)槁?lián)邦鐵路已經(jīng)失去了更多的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和更大的損失，和法國(guó)TGV高鐵的成功運(yùn)作ED鴯鹋也刺激了高技術(shù)聞名的德國(guó)，所以德國(guó)聯(lián)邦政府加速發(fā)展。高速鐵路的速度。1982年5月13日，前德意志聯(lián)邦共和國(guó)成立了德國(guó)鐵路董事會(huì)，決定修建高速鐵路，并于1982年7月開(kāi)工建設(shè)。1982年8月，聯(lián)邦鐵路投資1200萬(wàn)馬克開(kāi)發(fā)洲際快車(chē)。1985，成功研制出2動(dòng)3拖的ICE/V試驗(yàn)型高速動(dòng)車(chē)組，同年最高試驗(yàn)速度達(dá)到317kM/h。1988年5月，ICE/V型試驗(yàn)列車(chē)在漢諾威-維爾茨堡建立了406公里/小時(shí)的速度記錄。在ICE/V的基礎(chǔ)上，ICE設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)于1985年12月由聯(lián)邦鐵路建立，ICE1型高速動(dòng)車(chē)組于1986啟動(dòng)。試驗(yàn)系統(tǒng)于1990年7月完成，并于1991年6月2日以280公里/小時(shí)的速度正式投入使用。1991德國(guó)民主德國(guó)和聯(lián)邦德國(guó)統(tǒng)一后，德國(guó)政府決定修建柏林-漢諾威高速鐵路，并開(kāi)始發(fā)展第二代ICE高速動(dòng)車(chē)組ICE2。1996，這類(lèi)動(dòng)車(chē)組投入使用。 德國(guó)鐵路于1995年開(kāi)貽動(dòng)工修建科隆法蘭克福的高速鐵路，由于該線路最高運(yùn)行速度提高到300km/h，線路最大坡度達(dá)到4%，既有的ICE1、ICE2型列車(chē)已經(jīng)不能滿(mǎn)足運(yùn)行需要。為此，德國(guó)鐵路于1994年向工業(yè)界訂購(gòu)了50列ICE3型動(dòng)力分散電動(dòng)車(chē)組。1997年，ICE3型電動(dòng)車(chē)組投入運(yùn)行。為了使ICE能于未來(lái)推廣至整個(gè)歐洲，ICE列車(chē)班號(hào)已被簡(jiǎn)化。ICE-1， 2都是推拉形式的傳統(tǒng)火車(chē)系統(tǒng)。為乎合UIC新的標(biāo)準(zhǔn)，新型ICE-403(德國(guó)內(nèi)的I CE3及406 (適合多國(guó)電壓的ICE-3M)采用動(dòng)力分布式的設(shè)計(jì)。ICE-3所有的列車(chē)型號(hào)全歸類(lèi)為Siemens Velaro. Siemens Velaro列車(chē)的動(dòng)力被分散在列車(chē)各輪上，令各車(chē)卡推進(jìn)力量相同。在相同的能源輸入下，大大提升列車(chē)的穩(wěn)定性、動(dòng)力效能與行駛斜度。與ICE-2一樣，ICE-3也可以?xún)山M列車(chē)聯(lián)掛運(yùn)行，或在中途站分體后行走兩條不同路線。ICE-3及ICE-3M是德國(guó)國(guó)鐵最高速的鐵路列車(chē)，在科隆至法蘭克福，及因戈?duì)柺┧刂良~倫堡高速線路上ICE-3都可以高于時(shí)速300公里行走。1.4 其他國(guó)家 除了上而所說(shuō)的日本、法國(guó)和德國(guó)擁有高速鐵躋以外，由于高速鐵路具有的良好的經(jīng)濟(jì)促進(jìn)作用，世界各國(guó)都紛紛研究高速鐵路技術(shù)，先后發(fā)展了一系列的高速動(dòng)車(chē)組，例如西班牙、意大利、瑞典、韓國(guó)、比利時(shí)、荷蘭、英國(guó)和關(guān)國(guó)等等。其中主要的有意大利、瑞典和西班牙三個(gè)國(guó)家，他們各自的高速動(dòng)車(chē)組均具有各自的特色。1.4.1意大利 意大利鐵路早在20世紀(jì)50年代的Settebella電動(dòng)車(chē)組上就獲得了最高速度達(dá)200km/h的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在20一世紀(jì)80年代初計(jì)劃建設(shè)高速鐵路網(wǎng)的同時(shí)著手研制高速動(dòng)車(chē)組。1989年春，ETRX500型試驗(yàn)列車(chē)在羅馬佛羅倫薩試驗(yàn)時(shí)速度達(dá)到316 km/h.隨后，意大利又開(kāi)發(fā)了“預(yù)生產(chǎn)型”ETRY500列車(chē)，經(jīng)試驗(yàn)后一于1991年投入運(yùn)行。隨后，正式生產(chǎn)的CTR500試驗(yàn)列車(chē)于1995年開(kāi)始供貨并投入運(yùn)用。同時(shí)，由于，意大利鐵躋曲線多，為適應(yīng)這些線路還開(kāi)發(fā)了車(chē)體可傾擺式列車(chē)Yendolinoo Fiat公司在1967年就開(kāi)始對(duì)擺式車(chē)體的理論和系統(tǒng)進(jìn)行研究，1974年試制成第一代擺式動(dòng)車(chē)織ETR401，并一于l976年開(kāi)始試用。鑒于ETR401往運(yùn)用中的良好效果，隨后，第二代ETR450，第三代ETR460， ETR4l0， ETR480擺式列車(chē)相繼研制成功井投入運(yùn)用?，F(xiàn)時(shí)這款列車(chē)除意大利外，在西班牙、葡萄牙、斯洛文尼亞、芬蘭、捷克、英國(guó)、瑞士及中國(guó)也可找到其蹤影，當(dāng)中中國(guó)版本被稱(chēng)為CRH5，但不設(shè)擺式功能。1.4.2 瑞典和意大利一樣，瑞典鐵路的線路狀況也不十分理想，因此，瑞典鐵路主要通過(guò)采用擺式列車(chē)實(shí)現(xiàn)高速化。瑞典鐵路的主要特點(diǎn)是彎道多、曲線半徑小。鑒于其鐵路線路現(xiàn)狀，瑞典國(guó)營(yíng)鐵路（SJ)和ABB公司經(jīng)過(guò)多年的研究實(shí)驗(yàn)，研制成功了X2000型擺式列車(chē)，并于1990年投入運(yùn)用。此后，瑞典還研制了XG， KC1.等型號(hào)的擺式列車(chē)。1994年4月，瑞典國(guó)鐵與中國(guó)鐵道部決定合作研究利用X2000動(dòng)車(chē)組在中國(guó)既有線路實(shí)施提速的可能性。經(jīng)過(guò)研究與談判，1996年雙方?jīng)Q定瑞典ADtranz公司為中國(guó)制造一列X2000動(dòng)車(chē)組。1998年1月15日，列車(chē)運(yùn)抵大津新港，隨即被送至中國(guó)鐵道科學(xué)研究院環(huán)行線進(jìn)行系統(tǒng)性能實(shí)驗(yàn)，同年8月在廣深線完成安全評(píng)估試驗(yàn)，并于1998年8月28日正式在廣深線投入運(yùn)用。1.4.3 西班牙 西班牙在馬德里塞維利亞的高速鐵路主要采用AVE (Alfa Velocidad Espanola）動(dòng)車(chē)組和由5252型電力機(jī)車(chē)牽引的Talgo擺式列車(chē)進(jìn)行商業(yè)化運(yùn)行。其AVE功車(chē)組主要是從德、法兩國(guó)購(gòu)置的。 二次世界大.錢(qián)后，西班牙開(kāi)始著手研制Talgo列車(chē)，1950年，由美國(guó)車(chē)輛及鑄造公司制造的Talgfl列車(chē)投入運(yùn)行，在此基礎(chǔ)上，又先后研制了TalgoII Talgolll，Talgo-Pendular等列車(chē)。1998年4月，西班牙鐵路與德國(guó)ADtran2， Siemen。及四班牙Talgo公司簽訂了合同，研究開(kāi)發(fā)Talgo350擺式列車(chē)，樣車(chē)于2000年底研制完成，并于2001年2月24日達(dá)到359 km/ h的最高試驗(yàn)速度1.4.4 我國(guó)高速鐵路的發(fā)展 事實(shí)上，生活環(huán)境適合高速鐵路實(shí)際上是兩個(gè)基本原則：第一，人口密集、人口稠密，和高水準(zhǔn)的生活，能承受更昂貴的票價(jià)和站在高速鐵路；二是高的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和科學(xué)提供有效的依據(jù)，保證了建設(shè)高速鐵路的運(yùn)行和維護(hù)。拜托。隨著城市化進(jìn)程的加快，物質(zhì)文化水平的提高，人際交往將更加頻繁，這預(yù)示著巨大的潛在客運(yùn)需求。在中國(guó)高速鐵路的建設(shè)尚處于起步階段。2004，鐵道部已經(jīng)取得的先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上由國(guó)務(wù)院打造中國(guó)品牌的引進(jìn)和國(guó)外高速鐵路要立足國(guó)內(nèi)，自主創(chuàng)新和引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)的實(shí)效性。2008年8月1日，350km/h高速動(dòng)車(chē)組開(kāi)通北京和天津的高速線打開(kāi)序幕的高速列車(chē)超過(guò)300公里/小時(shí)在中國(guó)的發(fā)展。動(dòng)車(chē)組在北京和天津的高速列車(chē)已晉升為350km/h的再創(chuàng)新，這是再創(chuàng)新的階段。北京到上海的高速鐵路，這是超過(guò)1300公里長(zhǎng)，正在進(jìn)行試運(yùn)行。在操作過(guò)程中，操作中使用的六月的11年是動(dòng)車(chē)組動(dòng)車(chē)組的兩個(gè)平臺(tái)在北京天津高速。380公里/小時(shí)的速度為300km/h通過(guò)自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)速度。1.5 結(jié)束語(yǔ) 世界高速鐵路的發(fā)展方興未艾。在歐洲，根據(jù)計(jì)劃，2020將形成一個(gè)新的高速鐵路網(wǎng)絡(luò)，這將是10000公里的新高速鐵路和15000公里的現(xiàn)有線路。加利福尼亞和佛羅里達(dá)州將修建高速鐵路。技術(shù)發(fā)展的主要方向是提高線路質(zhì)量，采用無(wú)碴軌道，長(zhǎng)期保持線路的穩(wěn)定性和幾何尺寸的耐久性，降低維護(hù)成本。二是高速列車(chē)向360-400公里/小時(shí)前進(jìn)，擺式列車(chē)和雙層客車(chē)也有一定發(fā)展。三是高速列車(chē)（250公里以上的速度）。動(dòng)態(tài)分散是時(shí)代的潮流，四是降低軸重的負(fù)荷已吸引了許多國(guó)家。日本500、700系統(tǒng)軸重為108T和112T，ICE3為125T、五是復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展方向。此外，隨著高速鐵路的安全措施，列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)也在積極發(fā)展?；跓o(wú)線通信、衛(wèi)星定位和智能自動(dòng)控制技術(shù)的集成系統(tǒng)是未來(lái)發(fā)展的主流，ETCS標(biāo)準(zhǔn)在歐洲得到了發(fā)展。我國(guó)已開(kāi)始修建客運(yùn)專(zhuān)線，為我國(guó)高速鐵路的前期建設(shè)積累了先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和失敗教訓(xùn)，對(duì)我國(guó)高速鐵路的穩(wěn)定發(fā)展有很大的幫助。2 轉(zhuǎn)向架總體設(shè)計(jì)2.1 轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)準(zhǔn)則動(dòng)車(chē)組車(chē)轉(zhuǎn)向架是動(dòng)車(chē)組車(chē)的重要部件之一，它用來(lái)傳遞各種載荷，并利用輪軌間的粘著保證牽引力的產(chǎn)生，轉(zhuǎn)向架構(gòu)架性能的好壞，直接影響列車(chē)的牽引能力、運(yùn)行品質(zhì)、輪軌的磨耗和列車(chē)的安全。特別是即車(chē)向高速、重載方向發(fā)展，對(duì)轉(zhuǎn)向架的要求就更高了。根據(jù)現(xiàn)代動(dòng)車(chē)組的發(fā)展趨勢(shì)，轉(zhuǎn)向架應(yīng)具有的技術(shù)要求是：(1). 最好的粘附條件保證，最好的粘附條件保證，和軸重轉(zhuǎn)移盡可能小，以達(dá)到提高動(dòng)車(chē)組車(chē)輛的牽引力的要求。(2). 良好的動(dòng)態(tài)性能在直線或曲線段運(yùn)行時(shí)具有良好的動(dòng)態(tài)性能。它可以盡可能減少線路的作用力，減少軌道和車(chē)輪的磨損和磨損。因此，動(dòng)車(chē)組筘座重量的要求是不同的。兩懸架采用空氣彈簧，增加彈簧裝置的靜撓度，滿(mǎn)足高速運(yùn)轉(zhuǎn)的需要。(3). 在滿(mǎn)足強(qiáng)度和剛度的前提下，簡(jiǎn)易轉(zhuǎn)向架車(chē)架自重輕，制造工藝簡(jiǎn)單，梁之間不允許螺栓連接。(4). 良好的可達(dá)性要求各個(gè)部件的結(jié)構(gòu)良好的可達(dá)性?？煽康膽?yīng)用程序的前提下，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)磨損和維護(hù)，以減少維護(hù)的工作量，延長(zhǎng)行走公里數(shù)個(gè)維修間。(5). 當(dāng)部件和材料都是統(tǒng)一設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和各部分的材料應(yīng)盡量統(tǒng)一起來(lái)。2.2 高速轉(zhuǎn)向架技術(shù)盡管高速轉(zhuǎn)向架的形式多種多樣，但隨著列車(chē)速度的進(jìn)一步提高，高速轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)形式逐步趨于類(lèi)同，它們的主要特點(diǎn)是：無(wú)搖枕、空氣彈簧懸掛，有回轉(zhuǎn)阻尼、加裝彈性定位等。2.2.1構(gòu)架 它是安裝各種零部件的載體，承受和傳遞垂向力、水平力和扭矩等。2.2.2輪對(duì) 輪對(duì)是轉(zhuǎn)向架的關(guān)鍵部件之一。大部分的列車(chē)荷載通過(guò)它的軌道。由牽引電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也通過(guò)它的軌道產(chǎn)生的牽引力。列車(chē)運(yùn)行時(shí)，它還承受豎向和側(cè)向力作用在鋼軌接頭、道岔、曲線通過(guò)和不均勻的線。輪對(duì)直接作用于軌傳達(dá)火車(chē)的重量，并將車(chē)輪實(shí)現(xiàn)對(duì)列車(chē)運(yùn)行的軌道。一些轉(zhuǎn)向架的制動(dòng)力也通過(guò)輪對(duì)?；A(chǔ)制動(dòng)裝置是減緩和停止運(yùn)行的機(jī)車(chē)。不機(jī)車(chē)跑在停車(chē)場(chǎng)的布置。每個(gè)車(chē)輪都配有一套獨(dú)立的單元制動(dòng)器，車(chē)輪輻板裝有制動(dòng)盤(pán)，在單元制動(dòng)器閘瓦摩擦和壓力的作用下，制動(dòng)盤(pán)，然后動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能來(lái)達(dá)到減速的目的停止。2.2.3彈簧懸掛裝置 它是用來(lái)保證一定的軸荷分配，減輕輪軌沖擊，是保證車(chē)輛的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能運(yùn)行的重要裝置。一系懸掛采用螺旋彈簧、墊、垂向減振器阻尼，縱向上呈的重量和車(chē)體和轉(zhuǎn)向架的垂直動(dòng)力作用，橫向呈輪對(duì)相對(duì)于轉(zhuǎn)向架構(gòu)架橫向力。對(duì)一系列彈簧振動(dòng)對(duì)車(chē)架和車(chē)身的影響。兩懸架是由空氣彈簧減震器和各種。在豎向荷載作用下的身體的重量和車(chē)體與轉(zhuǎn)向架之間的垂直動(dòng)態(tài)動(dòng)作，和風(fēng)的側(cè)向力、離心力和車(chē)體與轉(zhuǎn)向架。減少了兩系統(tǒng)的彈簧在車(chē)輛的振動(dòng)和蛇的運(yùn)動(dòng)。2.2.4牽引裝置 它是車(chē)體與轉(zhuǎn)向架的連接裝置，用以傳遞車(chē)體與轉(zhuǎn)向架之間的水平力等，同時(shí)保證車(chē)體與轉(zhuǎn)向架之間回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。2.2.5軸箱定位裝置 它是聯(lián)系構(gòu)架和輪對(duì)的活動(dòng)“關(guān)節(jié)”，除了保證輪對(duì)能自由回轉(zhuǎn)外，還能在構(gòu)架與軸箱之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)由它傳遞縱向力和橫向力，并實(shí)現(xiàn)彈性定位作用。目前，高速轉(zhuǎn)向架的軸箱定位裝置有單（雙）拉板式、拉桿式、轉(zhuǎn)臂式以及采用橡膠彈簧等多種結(jié)構(gòu)形式。 圖2.1日本IS式（單拉板式）軸箱定位裝置 圖2.2法國(guó)TGV轉(zhuǎn)向架的軸箱定位裝置2.2.6回轉(zhuǎn)阻尼裝置回轉(zhuǎn)阻尼也是抑制高速轉(zhuǎn)向架蛇行運(yùn)動(dòng)的一個(gè)有效措施，一般采用以下兩種裝置：旁承支重結(jié)構(gòu)和抗蛇行減振器。全旁承支重結(jié)構(gòu)由搖枕上的旁承裝置承受全部載荷，當(dāng)轉(zhuǎn)向架相對(duì)車(chē)體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，上下旁承之間由摩擦力形成的摩擦力矩阻止轉(zhuǎn)向架相對(duì)車(chē)體轉(zhuǎn)動(dòng)，以提供足夠的回轉(zhuǎn)阻尼。旁承支重具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可減輕車(chē)體搖枕梁和搖枕重量等優(yōu)點(diǎn)，但需選擇適當(dāng)?shù)哪Σ粮辈馁|(zhì)。車(chē)體與構(gòu)架之間（或搖枕與構(gòu)架之間）安裝抗蛇行減振器，也可提供足夠的回轉(zhuǎn)阻尼，有效地抑制轉(zhuǎn)向架的蛇行運(yùn)動(dòng)。例如，MD52型轉(zhuǎn)向架在采用磨耗形踏面的情況下，速度只能達(dá)到160km/h，而裝用抗蛇行減振器后，速度可提高到250km/h。因此，在日、法的200km/h以上轉(zhuǎn)向架上都安裝有抗蛇行減振器。2.2.7抗側(cè)滾裝置 為了使高速客車(chē)具有良好的垂直振動(dòng)性能，車(chē)體懸掛裝置的總靜撓度至少需要200mm以上，其中80左右分配在中央彈簧上。而在垂向懸掛比較柔軟的情況下，為防止通過(guò)曲線時(shí)車(chē)體的側(cè)滾角過(guò)大，一般在高速轉(zhuǎn)向架上設(shè)置抗側(cè)滾扭桿。此外，加大中央彈簧的橫向間距也可以起到同樣的作用，如MD52350型將中央彈簧的橫向間距加大到25002600mm，取消了抗側(cè)滾扭桿裝置。2.2.8主動(dòng)和半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)的開(kāi)發(fā) 應(yīng)用主動(dòng)或半主動(dòng)控制方法來(lái)控制車(chē)輛系統(tǒng)的振動(dòng)、車(chē)體傾斜、曲線通過(guò)以及輪對(duì)位置等等，就可用更經(jīng)濟(jì)的手段實(shí)現(xiàn)高的速度，或達(dá)到更好的運(yùn)行性能。這是新一代轉(zhuǎn)向架發(fā)展的主要特點(diǎn)之一。如SGP400型在回轉(zhuǎn)阻尼系統(tǒng)、中央懸掛的橫向彈性系統(tǒng)以及輪對(duì)導(dǎo)向系統(tǒng)等三方面，應(yīng)用主動(dòng)或半主動(dòng)控制系統(tǒng)。2.2.9高速運(yùn)行的穩(wěn)定性 在設(shè)計(jì)制造高速轉(zhuǎn)向架時(shí)，必須解決其高速運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性、平穩(wěn)性和良好的曲線通過(guò)性能等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，以保證高速列車(chē)安全行駛、乘坐舒適、減少維修。平穩(wěn)性是列車(chē)在規(guī)定的線路條件下、在設(shè)計(jì)最高速度范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí)，設(shè)備能平穩(wěn)工作、乘客感到舒適的基本性能。乘客舒適度是反映乘客在旅途中疲勞程度的綜合性生理指標(biāo)。影響舒適度的因素很多，如車(chē)內(nèi)設(shè)備、通風(fēng)、照明、溫度、濕度、噪聲、瞭望和振動(dòng)等等。不過(guò)，其中振動(dòng)是車(chē)輛整個(gè)運(yùn)行中始終存在的、一直起作用的主要因素。理論分析和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，車(chē)輛的垂向和橫向運(yùn)行平穩(wěn)性隨速度提高而下降。通常用平穩(wěn)性指數(shù)W（Sperling方法的評(píng)價(jià)計(jì)算值）來(lái)表示。它反映了力的變化率引起的沖動(dòng)和振動(dòng)時(shí)的動(dòng)能大小對(duì)舒適度的影響。圖2.3 蛇形運(yùn)動(dòng) 平穩(wěn)性指數(shù)W： 式2.1 輪對(duì)蛇行運(yùn)動(dòng)曲線為： 式2.2 其中是輪對(duì)蛇形運(yùn)動(dòng)的角頻率 式2.3 V為車(chē)輛運(yùn)動(dòng)的速度 當(dāng)鐵道車(chē)輛在某一速度以下運(yùn)行時(shí)，即使有一定的線路擾動(dòng)使車(chē)輛在橫向偏離線路中心位置，但擾動(dòng)消失后，車(chē)輛的橫向振動(dòng)會(huì)逐漸衰弱，最后回到線路中間位置，因此車(chē)輛運(yùn)動(dòng)是穩(wěn)定的。而當(dāng)車(chē)輛在某一速度以上運(yùn)行時(shí)，蛇行運(yùn)動(dòng)的振幅將會(huì)越來(lái)越大，直至車(chē)輪輪緣碰撞鋼軌，損傷車(chē)輛及線路，甚至造成車(chē)輛脫軌、傾覆等行車(chē)安全事故。這時(shí)列車(chē)運(yùn)行是不穩(wěn)定的，這一速度稱(chēng)為蛇行穩(wěn)定性臨界速度，簡(jiǎn)稱(chēng)臨界速度。 國(guó)外高速轉(zhuǎn)向架的試驗(yàn)研究證明，當(dāng)車(chē)輛的運(yùn)行速度超過(guò)200km/h時(shí)，有可能出現(xiàn)這種不穩(wěn)定的蛇行運(yùn)動(dòng)。 高速列車(chē)必須保證在其臨界速度以下運(yùn)行，以使其運(yùn)行穩(wěn)定、安全。通過(guò)改變轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)、優(yōu)化參數(shù)使其具有較高的臨界速度，是研制高速轉(zhuǎn)向架需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，也是高速轉(zhuǎn)向架有別于一般轉(zhuǎn)向架的主要特點(diǎn)。2.2.10 高速通過(guò)曲線的性能高速客車(chē)通過(guò)曲線時(shí)，將產(chǎn)生過(guò)大的側(cè)壓力，會(huì)造成輪、軌的劇烈磨損，還易引起脫軌、傾覆等安全事故。要合理地兼顧車(chē)輛的曲線通過(guò)性能與抗蛇行運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性要求。此外，還需要控制噪聲，減少自重，尤其是減輕簧下質(zhì)量等。3 基于Solidworks的轉(zhuǎn)向架三維實(shí)體設(shè)計(jì) 3.1三維造型軟件 Solidworks軟件簡(jiǎn)介SolidWorks是達(dá)索系統(tǒng)公司的子公司，主要負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)和銷(xiāo)售機(jī)械設(shè)計(jì)軟件的Windows產(chǎn)品。達(dá)索公司負(fù)責(zé)系統(tǒng)軟件的供應(yīng)和制造商提供網(wǎng)絡(luò)集成服務(wù)。本集團(tuán)提供系統(tǒng)，覆蓋整個(gè)產(chǎn)品生命周期，包括最好的軟件系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、制造領(lǐng)域的工程和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理。 Solidworks三維軟件是 Solidworks公司在1995年推出的一款三維CAD軟件。進(jìn)入21世紀(jì)后，Solidworks公司經(jīng)過(guò)不斷的創(chuàng)新、與時(shí)俱進(jìn)，幾乎每年都有新的版本推出。該產(chǎn)品得到了很多用戶(hù)的認(rèn)可。目前，Solidworks 已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)平臺(tái)上的主流三維設(shè)計(jì)軟件。其最大特點(diǎn)：參數(shù)化設(shè)計(jì)也給設(shè)計(jì)工作者帶來(lái)了很大的便利。本課題采用SolidWorks作為設(shè)計(jì)平臺(tái)，采用自底向上的建模方法。首先，對(duì)轉(zhuǎn)向架的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，明確了各子組件和子組件下的各部分，然后對(duì)各部分進(jìn)行建模，然后完成各子裝配部件的裝配，并將各部件組裝在一起。這種建模思想清晰，易于分割，協(xié)同工作，提高了設(shè)計(jì)效率。轉(zhuǎn)向架構(gòu)架是轉(zhuǎn)向架的骨架，用以連接轉(zhuǎn)向架各組成部分和傳遞各方向的力，并用來(lái)保持車(chē)軸在轉(zhuǎn)向架內(nèi)的位置（如車(chē)軸相互平行并垂直于構(gòu)架縱線軸）它一般由左、右兩側(cè)梁和一個(gè)或幾個(gè)橫梁組成。圖3.1動(dòng)力轉(zhuǎn)向架表3.1 動(dòng)力轉(zhuǎn)向架1電動(dòng)輪對(duì)10動(dòng)車(chē)轉(zhuǎn)向架構(gòu)架2一系懸掛裝置11輪盤(pán)制動(dòng)3軸箱定位裝置12牽引桿4橫向終點(diǎn)止動(dòng)裝置13牽引電動(dòng)機(jī)5二系懸掛裝置14牽引電動(dòng)機(jī)通風(fēng)裝置6橫向懸掛裝置15Trainguard天線7抗蛇行減振器16GFX-3A型接收器8空氣彈簧連桿17輪緣潤(rùn)滑裝置9扭桿18撒砂和掃石器 CRH3高速列車(chē)為電動(dòng)車(chē)組（EMU），由8節(jié)獨(dú)立的客車(chē)組成。列車(chē)采用二軸兩系空氣彈簧轉(zhuǎn)向架。該項(xiàng)目使用的轉(zhuǎn)向架以SF500轉(zhuǎn)向架為基礎(chǔ)，在SF500轉(zhuǎn)向架的基礎(chǔ)之上，為適應(yīng)中國(guó)CRH3項(xiàng)目寬車(chē)體的要求，作了適當(dāng)改進(jìn)。通過(guò)對(duì)每種車(chē)輛轉(zhuǎn)向架各部件重量和中心的調(diào)整，以及懸掛彈簧參數(shù)的調(diào)整使其運(yùn)行質(zhì)得到優(yōu)化。CRH3高速列車(chē)轉(zhuǎn)向架分動(dòng)力轉(zhuǎn)向架和非動(dòng)力轉(zhuǎn)向架。兩種轉(zhuǎn)向架采用基本一致的結(jié)構(gòu)型式。構(gòu)架為H型焊接構(gòu)架；圓柱滾子軸承單元，軸徑130mm；轉(zhuǎn)臂軸箱定位，一系懸掛是螺旋彈簧加垂向減振器；二系懸掛為帶有輔助橡膠堆的空氣彈簧直接支撐車(chē)體；在車(chē)體和轉(zhuǎn)向架之間裝有主動(dòng)控制的抗蛇行減振器；采用Z型拉桿牽引裝置；轉(zhuǎn)向架的輪徑為920mm；固定軸距為2500mm。由于特定的優(yōu)化，動(dòng)力轉(zhuǎn)向架和拖車(chē)轉(zhuǎn)向架不可互換。3.2 轉(zhuǎn)向架構(gòu)架 轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的設(shè)計(jì)是雙H字結(jié)構(gòu)，包括兩個(gè)焊接在一起的箱型截面?zhèn)攘?，通過(guò)兩個(gè)管狀橫梁相互連接。構(gòu)架為H型輕量化低合金高強(qiáng)度鋼板焊接結(jié)構(gòu)，主要由2根側(cè)梁和2根橫梁組成。 圖3.2構(gòu)架 構(gòu)架側(cè)梁上焊有制動(dòng)缸安裝座、軸箱彈簧定位座等，橫梁上焊有牽引電機(jī)吊座、齒輪箱吊桿座、牽引拉桿座和橫向緩沖器座等。所有關(guān)鍵安裝座的位置精度均通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的整體加工獲得。構(gòu)架的材料以鋼板S355J2G3WC和S355J2G3C為主。強(qiáng)度依據(jù)UIC 515-4和615-4標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，可承受的應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)DIN 15018。評(píng)估工作在試驗(yàn)臺(tái)上驗(yàn)證。由于設(shè)備不同，拖車(chē)轉(zhuǎn)向沒(méi)有牽引電機(jī)架安裝座和齒輪裝置扭力桿。拖車(chē)轉(zhuǎn)向架安設(shè)制動(dòng)盤(pán)座。因此，拖車(chē)和動(dòng)力轉(zhuǎn)向架構(gòu)架不能互換。表3.2 動(dòng)力轉(zhuǎn)向架技術(shù)參數(shù)軸列式 B0二系縱向力傳遞方式枕梁軌距mm 1435最小曲線半徑m連掛時(shí)低速時(shí)：250最高運(yùn)行速度km/h 300最小曲線半徑m單車(chē)調(diào)車(chē)步行速度時(shí)：150最高試驗(yàn)速度km/h 330S形曲線180m+10m過(guò)渡+180m固定軸距mm 2500運(yùn)營(yíng)服務(wù)時(shí)一次性演示最高速度km/h 350車(chē)輪直徑mm 920/830轉(zhuǎn)向架距軌面高度mm新輪、空氣彈簧充風(fēng)1010(搖枕上邊緣）最大靜軸重（變形載荷）t174(最大17.68t)傳動(dòng)軸裝式平行軸傳動(dòng)未平衡離心加速度m/s20.79持續(xù)軸功率kw約560轉(zhuǎn)向架質(zhì)量，包括搖枕及其零部件 10.000kg機(jī)械制動(dòng)輪盤(pán)制動(dòng)一系懸掛螺旋圓柱鋼彈簧停放制動(dòng)-二系懸掛空氣彈簧3.2.1 側(cè)梁 側(cè)梁不僅僅是向輪對(duì)傳遞垂向力、縱向力和橫向力，還用來(lái)規(guī)定輪對(duì)的位置。側(cè)梁上蓋板、下蓋板和立板的厚度分別為12mm、14 mm、10 mm，側(cè)梁內(nèi)部設(shè)有多塊厚度為8 mrn的筋板。圖3.3側(cè)梁3.2.2 橫梁 橫梁用來(lái)保證構(gòu)架在水平面內(nèi)的剛度，保持個(gè)軸的平行及承托牽引電機(jī)兩端的橫梁又稱(chēng)端梁。構(gòu)架橫梁采用直徑180 mm、壁厚14mm的無(wú)縫鋼管，可提高構(gòu)架主體結(jié)構(gòu)的可靠性。側(cè)梁與橫梁的連接處和兩橫梁之間設(shè)有縱向加強(qiáng)梁。圖3.4橫梁4 輪對(duì)軸箱定位裝置 目前，動(dòng)車(chē)組轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)型式主要體現(xiàn)在軸箱位置的差異上。約束輪對(duì)與機(jī)架之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為軸箱定位裝置。軸箱定位裝置的基本要求是在縱向和橫向上應(yīng)有適當(dāng)?shù)膹椥远ㄎ粍偠?，其值是該裝置的主要參數(shù)。該結(jié)構(gòu)形式應(yīng)保證彈性定位良好，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，無(wú)磨損或磨損少，制造維修方便，重量輕，成本低。等待。 軸箱的合適的彈性定位不僅可以避免在運(yùn)行速度范圍的強(qiáng)烈振動(dòng)，同時(shí)也確保車(chē)輛具有良好的導(dǎo)向性能曲線上運(yùn)行時(shí)，從而減少?zèng)_擊、輪對(duì)和鋼軌之間的側(cè)壓力，減少E穿輪緣與軌道，保證車(chē)輛的安全運(yùn)行。和平與穩(wěn)定。4.1 輪對(duì) 高速動(dòng)車(chē)的車(chē)軸上承受的載荷是比較復(fù)雜的，它不僅承受由于車(chē)體自重而產(chǎn)生的彎矩，同時(shí)還受很大的扭矩（主要是由牽引電動(dòng)機(jī)經(jīng)傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)時(shí)側(cè)壓力引起的彎、扭矩）軸承、輪心、齒輪壓裝在車(chē)軸上引起的組裝應(yīng)力；牽引電機(jī)的動(dòng)、靜載荷；當(dāng)機(jī)車(chē)通過(guò)曲線時(shí)，外輪的導(dǎo)向力將給車(chē)軸一個(gè)相當(dāng)大的附加彎矩；一個(gè)輪對(duì)的一側(cè)車(chē)輪相對(duì)于另一端車(chē)輪滑動(dòng)時(shí)也將產(chǎn)生附加扭矩。由于主要的應(yīng)力都是交變的，所以車(chē)軸的折損通常是疲勞引起的。高速動(dòng)車(chē)車(chē)軸的裂損多發(fā)生圖4.1軸 在齒輪和車(chē)輪壓裝部位兩側(cè)的圓肩部分：在軸頸圓肩部、輪座外緣部、車(chē)軸中央部分發(fā)生疲勞折斷。輪對(duì)的車(chē)軸采用高頻淬火，鏜孔徑60mm，材質(zhì)為A4T，軸頸直徑130 mm。車(chē)軸按疲勞壽命20年設(shè)計(jì)，為減輕重量，車(chē)軸為空心設(shè)計(jì)，并進(jìn)行軸的超聲探傷。動(dòng)力和非動(dòng)力轉(zhuǎn)向架的車(chē)軸主要在齒輪座和制動(dòng)盤(pán)座處不同。拖車(chē)轉(zhuǎn)向架車(chē)軸有用于安裝制動(dòng)盤(pán)的座而無(wú)安裝齒輪的座。在設(shè)計(jì)車(chē)軸時(shí)，著重考慮避免應(yīng)力集中，在車(chē)軸不同直徑的過(guò)渡區(qū)大都采用了大圓弧過(guò)渡，有些地方還采用液壓加工提高表面質(zhì)量，盡可能的減小車(chē)軸的應(yīng)力集中，采用有效的工藝措施提高疲勞強(qiáng)度。 車(chē)輪是鐵道車(chē)輛用碳素鋼整體碾壓車(chē)輪，具有較好的彈性和優(yōu)良的防噪聲性能。車(chē)輪直徑920 mm、寬度135mm，車(chē)輪材質(zhì)為R8T，車(chē)輪踏面為1/8磨耗型踏面輪緣高28 mm，最大可能的磨耗半徑為35mm。如要更換車(chē)輪，車(chē)軸軸承以及 圖4.2車(chē)輪 接地刷等要首先移除。使用油壓方法將車(chē)輪移出和將新輪裝入。通過(guò)簡(jiǎn)單工具和輔助裝置來(lái)完成。車(chē)輪材料的選用將依據(jù)300km/h的運(yùn)行速度和350 km/h的測(cè)試速度而定，即采用R8T4.2 主從動(dòng)齒輪配合設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)裝置采用直齒傳動(dòng)，傳動(dòng)比為101/21，齒輪模數(shù)為9.0，齒輪中心距564.966mm。齒輪材料選用18CrNiMo7-6，該材料屬于低碳低合金高強(qiáng)度滲碳齒輪鋼，經(jīng)過(guò)滲碳、淬火和低溫回火以后，其齒輪表面硬度高，耐磨性好，心部韌性好，抗沖擊具有較高的延伸率，因此用于高速。齒輪油牌號(hào)：Mobil-Mobilube SHC 75W90LS。小齒輪兩端為軸承安裝座，一端加工了端面齒輪，通過(guò)與齒輪聯(lián)軸器配合傳遞電機(jī)扭矩。 圖4.3齒輪聯(lián)軸器4.3 軸箱體 軸箱總成主要由前后蓋、軸箱體、吊鉤、軸承單元、帽、臂、彈簧、橡膠減振墊、垂直阻尼器等組成。軸箱組件采用旋轉(zhuǎn)臂定位結(jié)構(gòu)，每個(gè)軸箱采用一組單線圈彈簧和橡膠墊，在端軸的軸箱之間配置垂直阻尼器，形成懸架系統(tǒng)。單線懸掛裝置與轉(zhuǎn)向架連接，將車(chē)身彈簧部分的重量傳遞給輪對(duì)，從車(chē)輪的牽引力、制動(dòng)力和側(cè)向力傳遞給車(chē)架，削弱車(chē)輪輪軌的豎向振動(dòng)。在轉(zhuǎn)向架中間軸右側(cè)安裝光電速度傳感器。 軸箱由GGG鑄鐵制成，并使用圓錐滾子軸承?？刹徊鹦遁S承更換輪對(duì)。車(chē)軸軸承箱為分體設(shè)計(jì)。其下部可分離以便更換輪對(duì)。軸箱前蓋采用鋁合金鑄件AC4CH-T6（JIS H 5202）。軸箱后蓋采用鋁合金板材A5083P-O（JISH 4000）或者鋁合金鍛造材料A5083FD-O（JIS H4051），采用上下分體的結(jié)構(gòu)，用螺栓連接組裝。 圖4.4軸箱體軸箱定位裝置有多種結(jié)構(gòu)方式，最常見(jiàn)的有：1. 板彈簧式也叫做板彈簧德國(guó)式，在戰(zhàn)后的德國(guó)國(guó)鐵中使用，是使用板彈簧的先驅(qū)。轉(zhuǎn)向架框架通過(guò)軸彈簧上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，水平支撐板多少也會(huì)產(chǎn)生上下前后晃動(dòng)，所以使用一端可垂直彎曲的垂直彈簧板，將其安裝在側(cè)梁上 。2. IS式（拉板式的一種）針對(duì)高速行駛，在0系列新干線之后采用。使用橡膠襯套與側(cè)梁連接，可以使前后、左右具有適當(dāng)?shù)膭傂?。與板彈簧式中的板彈簧相比，可降低彈簧應(yīng)力。在0系列、100系列及200系列中使用。3. 拉板式（支撐板式）SU板彈簧式將IS方式中一側(cè)的板彈簧移到中心側(cè)，軸箱與轉(zhuǎn)向架側(cè)梁間使用2個(gè)板彈簧固定?？蓽p小轉(zhuǎn)向架的長(zhǎng)度。4. 麥弗遜式也叫做雙連桿式，使用緩沖橡膠襯套，將軸箱兩側(cè)和側(cè)梁相連接?？煽s短轉(zhuǎn)向架長(zhǎng)度。5. 軸箱導(dǎo)框架式使用軸箱導(dǎo)框架引導(dǎo)軸箱上下運(yùn)動(dòng)，并限制前后左右運(yùn)動(dòng)，保持車(chē)輪與轉(zhuǎn)向架框架正確的位置關(guān)系。在與軸箱接觸的位置安裝耐磨樹(shù)脂磨耗板。若滑動(dòng)部位磨損會(huì)產(chǎn)生松動(dòng)，容易發(fā)生輪對(duì)蛇行運(yùn)動(dòng)，可能會(huì)導(dǎo)致車(chē)體左右劇烈晃動(dòng)。在普通客車(chē)及機(jī)車(chē)中廣泛使用。6. 圓柱導(dǎo)軌式（螺旋彈簧圓筒疊層橡膠并用式）該方式包括兩種模式，即通過(guò)在密封的滑動(dòng)部位注油，使其具有摩擦、磨損對(duì)策和減震效果的濕式，以及在滑動(dòng)部位使用耐磨樹(shù)脂，安裝疊層橡膠使其具有適當(dāng)剛性的方式。京急新1000型：使用干式橡膠JR東海700系列、JR九州8857.拉桿式為麥弗遜式的變形，軸箱和轉(zhuǎn)向架使用單連桿支撐。與SU板彈簧式相比，它可以減小前后支撐剛性，以及降低曲線橫向和滑動(dòng)所發(fā)出的聲音。8. 圓錐疊層橡膠式是使鋼板和橡膠層壓成圓錐狀的方式，按軟剪切方向施加軸彈簧作用，壓縮方向?yàn)橛病２皇褂寐菪搹椈?，可利用橡膠的衰減力。JR九州817系列 JR西KIHA 126系列9. 轉(zhuǎn)臂式其歷史很悠久，現(xiàn)在大部分的客車(chē)和新干線均在使用。有的使用疊層橡膠取代橡膠襯套。JR東E231系。東急5000系。西武3000系。京王9000系。JR西500系新干線。近鐵23000系表4.1軸箱定位方式的比較4.4 本設(shè)計(jì)軸箱定位裝置也采用轉(zhuǎn)臂式定位 在本論文中軸箱定位裝置為轉(zhuǎn)臂式定位。一系懸掛圓彈簧置于轉(zhuǎn)臂安裝座上，轉(zhuǎn)臂通過(guò)橡膠節(jié)點(diǎn)安裝在側(cè)架上。定位轉(zhuǎn)臂是該裝置中的骨架，是輪對(duì)軸箱與構(gòu)架的聯(lián)系紐帶，為減小定位節(jié)點(diǎn)剛度對(duì)一系垂向剛度的附加影響，定位轉(zhuǎn)臂選擇盡可能長(zhǎng)一些。圖4.5CRH3動(dòng)力轉(zhuǎn)向架軸箱定位系統(tǒng)5 懸掛與制動(dòng)5.1 中心懸掛 橡膠止擋用于通過(guò)其特性限制縱向的位移，由此，加速和減速力的傳遞無(wú)沖擊。每個(gè)轉(zhuǎn)向架有兩個(gè)用于安裝橫向液壓減震器的座。圖5.1橡膠止擋和橫向液壓減震器 中央懸掛裝置采用低橫向剛度、大扭轉(zhuǎn)變形的空氣彈簧直接支承車(chē)體的三無(wú)結(jié)構(gòu)垂向用可變阻尼節(jié)流閥減振，橫向安裝油壓減振器，還設(shè)有非線性橫向緩沖止擋和新型抗側(cè)滾扭桿裝置牽引裝置由中心銷(xiāo)、牽引梁和新結(jié)構(gòu)Z形牽引拉桿組成，牽引點(diǎn)距軌而高度為385 mm。新結(jié)構(gòu)Z形牽引拉桿具有低的橫向及垂向附加剛度，提高了車(chē)輛的橫向及垂向動(dòng)力學(xué)性能，實(shí)現(xiàn)了無(wú)磨耗、無(wú)間隙牽引。橡膠止擋用于通過(guò)其特性限制縱向的位移，由此，加速和減速力的傳遞無(wú)沖擊。每個(gè)轉(zhuǎn)向架有兩個(gè)用于安裝橫向液壓減震器的座。動(dòng)力和拖車(chē)轉(zhuǎn)向架的二系懸掛裝置能確保在舒適性、輪軌接觸力和穩(wěn)定性方面的性能。空氣彈簧由氣囊和附加橡膠彈簧組合而成的自由膜型式，適用于水平位移大的無(wú)搖枕轉(zhuǎn)向架。 通過(guò)調(diào)整水平閥和轉(zhuǎn)向架構(gòu)架之間的控制桿的長(zhǎng)度調(diào)整由于輪對(duì)磨損帶來(lái)的車(chē)輛高度的變化。在每次鏇輪之后需進(jìn)行這樣的調(diào)整。車(chē)輛水平閥調(diào)節(jié)車(chē)輛垂向位移至死擋高度約 3mm，此時(shí)空氣流通停止。這避免空氣的過(guò)度消耗。在死擋之后，空氣流通增加保證懸掛系統(tǒng)的全功能。來(lái)自空氣懸掛設(shè)備的空氣信號(hào)與旅客載荷成比例并被傳送到制動(dòng)控制單元，用作負(fù)載補(bǔ)償。 圖5.2 二系空氣彈簧懸掛裝置圖1一氣囊2一外筒3-下面板4-橡膠墊5-橡膠堆6一0型圈圖5.3抗側(cè)滾裝置為限制車(chē)體在過(guò)曲線和遇強(qiáng)風(fēng)時(shí)過(guò)度傾斜，轉(zhuǎn)向架上裝有抗?jié)L桿?？?jié)L桿由一扭力桿件和兩個(gè)導(dǎo)向桿組成，扭力桿水平與轉(zhuǎn)向架構(gòu)架相連。 圖5.4扭力桿5.2 牽引裝置圖5.5牽引裝置 如下圖是典型的高速車(chē)輛牽引裝置，其結(jié)構(gòu)是中心銷(xiāo)上端用螺栓同定在車(chē)體枕梁上，下端插在能傳遞縱向力的牽引梁孔中，能夠自由垂向運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)。中央牽引連接桿傳遞車(chē)體與轉(zhuǎn)向架間的牽引力及制動(dòng)力，使轉(zhuǎn)向架具有相對(duì)于車(chē)體在橫向、垂向、側(cè)滾、點(diǎn)頭等方向的自由度。牽引拉桿距軌面的高度經(jīng)優(yōu)化后，可減少轉(zhuǎn)向架的點(diǎn)頭振動(dòng)，降低牽引和制動(dòng)時(shí)對(duì)輪重轉(zhuǎn)移的影響。牽引拉桿的兩端都裝有彈性橡膠節(jié)點(diǎn)，可以吸收一定的振動(dòng)。牽引裝置主要包含的零部件有:橫向擋組成、中心銷(xiāo)、中心銷(xiāo)套、牽引梁、牽引拉桿、橫向減振器等。各零部件及其功能如下:中心銷(xiāo)的上端通過(guò)定位臍和六個(gè)螺栓固定在車(chē)體的枕梁中心，下端插入牽引內(nèi)，通過(guò)中心銷(xiāo)套將中心銷(xiāo)與牽引梁連接在一起，牽引梁和構(gòu)架之間通過(guò)兩個(gè)呈“Z”字型布置的牽引拉桿連接;中心銷(xiāo)套是由內(nèi)外鋼套及橡膠硫化而成，通過(guò)擠壓中心銷(xiāo)套，消除中心銷(xiāo)、中心銷(xiāo)套、牽引梁之間的間隙，實(shí)現(xiàn)了無(wú)間隙牽引，中心銷(xiāo)套的橡膠變形還可以滿(mǎn)足車(chē)體和轉(zhuǎn)向架之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而消除磨耗。 轉(zhuǎn)向架與車(chē)體搖枕通過(guò)中心銷(xiāo)連接，中心銷(xiāo)鑄鋼制成并通過(guò)螺栓與搖枕固定。一帶橡膠混合物彈簧的鑄鐵套插入中心銷(xiāo)底部與其相配。對(duì)角線布置的帶回彈部件的牽引桿傳遞中心銷(xiāo)套和轉(zhuǎn)向架構(gòu)架之間的牽引和制動(dòng)力。5.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置 牽引電機(jī)安于懸掛的電機(jī)架上。電機(jī)架橫向具有彈性。一安全桿用于固定電機(jī)并防止其向軌道的垂向移動(dòng)。安全桿插入轉(zhuǎn)向架構(gòu)架中心橫梁和電機(jī)架的座中。為使齒輪裝置可垂向移動(dòng)，在牽引電機(jī)和齒輪裝置中間有一彈性連接器如圖5.6。齒輪裝置的一端在軸的滾動(dòng)軸承中運(yùn)動(dòng)，另一端通過(guò)一反力桿在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架處懸掛。因此，約三分之二的齒輪質(zhì)重量為簧下質(zhì)量，三分之一的質(zhì)量為一系懸掛質(zhì)量（通過(guò)反力桿在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上的懸掛）。一安全止擋用于提供當(dāng)反力桿損壞時(shí)防止齒輪裝置掉到軌道上。轉(zhuǎn)向架連接具有限制車(chē)體相對(duì)轉(zhuǎn)向架的縱向位移，限制車(chē)體的橫向位移和與車(chē)體一同吊起的功能。在不卸開(kāi)任何懸掛系統(tǒng)部件的情況下，轉(zhuǎn)向架可與車(chē)體一同被吊起。為此，在二系和一系懸掛處提供安全吊起裝置。二系和一系懸掛處的安全吊起裝置可用簡(jiǎn)單常用的工具分離，使輪對(duì)和整個(gè)轉(zhuǎn)向架移出。圖5.6電機(jī)懸掛裝置5.4 基礎(chǔ)制動(dòng)裝置成 動(dòng)車(chē)組具有再生制動(dòng)、空氣制動(dòng)、停放制動(dòng)。采用微機(jī)控制的直通式空氣制動(dòng)(正常制動(dòng))和自動(dòng)式空氣制動(dòng)(救援和空氣制動(dòng))相結(jié)合的空氣制動(dòng)系統(tǒng)。在整列車(chē)上應(yīng)用了內(nèi)冷式盤(pán)制動(dòng)。在動(dòng)力軸上采用鋼制輪裝制動(dòng)盤(pán)，在非動(dòng)力軸上采用鋼制軸裝制動(dòng)盤(pán)。拖車(chē)輪對(duì)采用三個(gè)軸裝制動(dòng)盤(pán)，動(dòng)力轉(zhuǎn)向架采用兩個(gè)輪裝制動(dòng)盤(pán)。輪裝制動(dòng)盤(pán)和軸裝制動(dòng)盤(pán)都采用特殊的燒結(jié)制動(dòng)閘片，甚至在平均制動(dòng)初速度為300 km/h也能夠保證統(tǒng)一接觸和承載重量。制動(dòng)系統(tǒng)在列車(chē)最佳實(shí)用性和安全性上具有高度冗余性。一旦列車(chē)由于制動(dòng)故障而停止運(yùn)行，相應(yīng)設(shè)備會(huì)提供列車(chē)移動(dòng)到下一停止點(diǎn)的能力。基礎(chǔ)制動(dòng)采用輪盤(pán)制動(dòng)甲單元制動(dòng)裝置內(nèi)設(shè)有問(wèn)瓦間隙自動(dòng)調(diào)整器，以保證閘瓦與踏而間隙始終保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。每軸帶有1個(gè)空氣緩解、彈簧施壓的停放制動(dòng)裝置。 動(dòng)車(chē)組具有再生制動(dòng)、空氣制動(dòng)、停放制動(dòng)。采用微機(jī)控制的直通式空氣制動(dòng)(正常制動(dòng))和自動(dòng)式空氣制動(dòng)(救援和空氣制動(dòng))相結(jié)合的空氣制動(dòng)系統(tǒng)。 制動(dòng)設(shè)備包括動(dòng)力軸的輪盤(pán)制動(dòng)盤(pán)和非動(dòng)力軸的制動(dòng)盤(pán)。動(dòng)力轉(zhuǎn)向架的制動(dòng)盤(pán)直徑為750mm，動(dòng)力轉(zhuǎn)向架采用輪盤(pán)制動(dòng)，每個(gè)輪上安裝輪盤(pán)制動(dòng)盤(pán)。制動(dòng)盤(pán)和車(chē)輪踏面不得涂抹防銹油 ，所有其他裸露金屬表面都應(yīng)涂抹防銹油。6 轉(zhuǎn)向架附屬裝置設(shè)計(jì)附屬裝置主要由撒砂裝置、掃石器組裝、輪緣潤(rùn)滑裝置、側(cè)擋裝配、垂向止擋、等組成。6.1 撒砂裝置本次轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)采用的全套撒砂裝置，主要包括：砂箱、砂箱蓋、撒砂器和砂管加熱器；沙箱在車(chē)體上和撒砂器分開(kāi)，砂箱為全鋼板焊接成的方形結(jié)構(gòu)，分前后兩種砂箱，同時(shí)砂箱還分為左右。系統(tǒng)全封閉，砂箱蓋具有氣密性，撒砂器有對(duì)箱體內(nèi)砂子進(jìn)行烘干功能，砂管加熱器可以保證在寒冷風(fēng)雪天氣的撒砂順暢。砂箱蓋是保證砂箱密封的裝置，它可以保證箱體內(nèi)10kpa的正壓。6.2 輪緣潤(rùn)滑裝置輪緣潤(rùn)滑裝置本次設(shè)計(jì)中采用干式接觸式的GR-1型機(jī)車(chē)輪緣潤(rùn)滑器，該裝置擠結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用、故障少、易管理、成本低、干式潤(rùn)滑劑無(wú)毒阻燃，是高分子復(fù)合材料制造而成的，使用方便，不污染機(jī)車(chē)。該裝置主要由安裝板、導(dǎo)管、彈簧盒、牽引鋼絲繩及推料桿等組成。其工作原理是彈簧儲(chǔ)存的能量通過(guò)推料桿傳遞給潤(rùn)滑塊。延導(dǎo)管方向壓靠在輪緣部位，借助車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的相對(duì)摩擦，使輪緣部附著一層干式潤(rùn)滑膜，達(dá)到減磨目的。6.3 掃石器組裝掃石器組裝通過(guò)4個(gè)M1680螺栓把緊在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架前端梁下蓋板上，其主要由支架裝配、連接板裝配、調(diào)節(jié)板和掃石管裝配等零部件組成。支架裝配、連接板裝配、調(diào)節(jié)板和掃石管裝配均通過(guò)螺栓把對(duì)在一起。其中調(diào)節(jié)板上開(kāi)有兩個(gè)長(zhǎng)孔，主要用來(lái)調(diào)節(jié)掃石管距離軌面的高度。掃石管裝配中的掃石管由夾布橡膠管加硬雜木塞制成，在組裝過(guò)程中要保證掃石管距離軌面的高度為為20-30mm，掃石器組裝作用主要是在機(jī)車(chē)運(yùn)行過(guò)程中將存留在鋼軌面上的石塊等雜物掃掉，保證行車(chē)安全。結(jié)論 我國(guó)高速鐵路發(fā)展正處在關(guān)鍵時(shí)期，通過(guò)幾次引進(jìn)消化吸收，吸取了其他國(guó)家高鐵發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)車(chē)組國(guó)產(chǎn)化，又自主研發(fā)了CRH380等動(dòng)車(chē)組。通過(guò)這次課題設(shè)計(jì)我對(duì)動(dòng)車(chē)組轉(zhuǎn)向架走行部有了更新的認(rèn)識(shí)，對(duì)solidwords三維實(shí)體設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用更加熟練。課題設(shè)計(jì)中的主要工作：搜集了大量的有關(guān)資料，學(xué)習(xí)了多種CRH系列的動(dòng)車(chē)組轉(zhuǎn)向架的有關(guān)知識(shí)。充分借鑒CRH3型動(dòng)車(chē)組轉(zhuǎn)向架，完成了本次轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)和性能參數(shù)的確定，完成了轉(zhuǎn)向架三維裝配圖，對(duì)動(dòng)車(chē)組轉(zhuǎn)向架進(jìn)行了更全面的學(xué)習(xí)了。對(duì)以前學(xué)習(xí)的知識(shí)進(jìn)行了鞏固和補(bǔ)充學(xué)習(xí)。課題設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題：由于時(shí)間和自己能力的問(wèn)題，未完成轉(zhuǎn)向架基礎(chǔ)制動(dòng)裝置、齒輪箱及轉(zhuǎn)向架附屬裝置的圖紙繪制。對(duì)有些零部件和材質(zhì)的選擇有些欠合理，對(duì)轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)中的有些影響因素考慮不全，都是由于自己有關(guān)知識(shí)的欠缺。 這都是我以后工作和學(xué)習(xí)的重要教訓(xùn)，也讓我學(xué)會(huì)了如何快速的補(bǔ)充以往的知識(shí)，對(duì)我以后都有積極的影響。致謝兩個(gè)多月的設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，在這過(guò)程中，使我真正的知道了學(xué)習(xí)理論知識(shí)和實(shí)踐行動(dòng)的必要性。在這期間，我不斷去圖書(shū)館查找相關(guān)文獻(xiàn)資料，將自己的課余時(shí)間大部分泡在了圖書(shū)館，并在這過(guò)程中，不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，找老師幫助找出問(wèn)題的解決方案，讓我充分認(rèn)識(shí)到書(shū)本知識(shí)與實(shí)際工作過(guò)程中有很大的差距。本論文很好的將兩者完美結(jié)合，讓我在進(jìn)入工作崗位之前有了一個(gè)很好的訓(xùn)練機(jī)會(huì)。同時(shí)，我也意識(shí)到很多事情，不是一個(gè)人就能解決的，必須團(tuán)隊(duì)合作，互相溝通，才能將設(shè)計(jì)完成的更加漂亮。通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我在自動(dòng)控制理論、機(jī)械設(shè)計(jì)等領(lǐng)域，有了進(jìn)一步的理解?？傊驹O(shè)計(jì)為我們打開(kāi)設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用后，對(duì)本人以后的工作和生活起到了良好的推動(dòng)作用。衷心感謝各位老師的精心指導(dǎo)設(shè)計(jì)過(guò)程，特別是老師，他的諄諄教誨、耐心解釋每一個(gè)階段，使得我可以順利的完成此份設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)1 張曙光.高速列車(chē)設(shè)計(jì)方法研究M.中國(guó)鐵道出版社.2008.2 董錫明.現(xiàn)代高速列車(chē)技術(shù)M.中國(guó)鐵道出版社.2006.3 王伯銘.高速動(dòng)車(chē)組總體及轉(zhuǎn)向架M.中國(guó)鐵道出版社. 2008.4 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