现代轨道交通车辆设计

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1、轨道车辆设计第1节车辆动力性能分析第2节转向架零部件设计第3节车体结构设计技术第1节车辆动力性能分析1、悬挂系统的基本参数2、车辆动力学模拟分析步骤3、ADAMS/Rail原理与应用1、悬挂系统的基本参数由于转向架悬挂系统的结构和参数对机车车辆运行平稳性有着决定性的影响，因此，悬挂系统的设计就成为转向架设计中的一项重要内容。客车转向架悬挂系统通常由弹性元件（各种型式的弹簧）和减振器两部分组成。悬挂系统设计中有两项参数最重要：一是弹簧的静挠度值，一是阻尼率值。弹簧静挠度值应设计得尽可能地大，以降低振动系统的自振频率。阻尼率值过大或过小都不利，它有一个优化值或优化范围，此值

2、与系统的其他参数有关，阻尼优选值需通过转向架悬挂系统的振动理论分析来获得。运行平稳性（走行舒适性）：即走行部振动平稳性对车辆内旅客的反映。它将反映在列车运行中所有线路和速度之中。——Sperling指数、振动加速度等。运行稳定性（走行安全性）：它主要是当列车因直线高速运行时，可能出现的横向自激振动问题，通常被称为蛇行稳定性。它不但影响列车的平稳性，而且也会导致脱轨，危及运行安全。——蛇行临界速度、脱轨系数等曲线通过性能：是指列车通过曲线时，对轨道和转向架产生不利的静态和动态作用力，列车通过曲线时，轮/轨作用力不当而产生脱轨的可能性。——外轨超高、未平衡离心力、曲线限速等

3、。2、车辆动力学模拟分析步骤1、建模车辆动力学模拟分析首先需要建立车辆系统力学模型及其数学描述，称之为“建模”。2、提供分析时的系统参数（这些参数主要包括几何、质量和悬挂参数。）几何参数：车轮直径、转向架轴距、转向架中心距。质量参数：电机、车体、构架、齿轮箱、轮对及轴箱等部件的质量和转动惯量。悬挂参数：一系、二系定位刚度和悬挂刚度;一系、二系的阻尼特性曲线。其他参数：轮/轨接触几何状态、接触点锥度及其变化曲线。3、提供线路轨道激励分析时需要输入的外加激励按线路条件确定。4、输出数据相对每一组系统参数和一种线路不平顺激扰可以求解出列车在不同速度下的下列数据:各车轮的轮/轨

4、相互作用力Y,Q;轮/轨垂向力及其变化—轮轨最大载荷和减载率;最大脱轨比车体x、y、z三个方向的振动加速度;振动平稳性指数(统计值);转向架构架的振动加速度;·轮/轨磨耗指数。3、ADAMS/Rail原理与应用ADAMS/Rail原理与应用ADAMS/Rail可以完成如下数值仿真计算任务。预载计算、线性分析、稳定性分析和动态分析。车辆舒适性和曲线通过能力分析。列车牵引和制动计算。车辆悬挂系统设计。钩缓装置设计。牵引传动装置设计。动态轮/轨接触分析，轮轨蠕滑与磨耗计算。车辆脱轨和倾覆分析。第2节转向架零部件设计一、悬挂元件结构设计二、轮对结构设计三、构架结构设计四、其他零

5、件设计一、悬挂元件结构设计1、液压减振器2、圆柱压缩螺旋弹簧3、橡胶弹簧设计4、空气弹簧设计5、抗侧滚扭杆系统设计1、液压减振器液压减振器主要设计内容液压减振器阻力特性计算液压减振器实验原理SKF1液压减振器调整（1）液压减振器主要设计内容减振器结构和参数设计的主要内容如下：（1）阻尼特性的选择。根据减振器的安装部位和被衰减振动的性质来确定其阻尼特性：对一系和二系悬挂（垂向和横向）选用对称的线性阻尼特性；对抗蛇行减振器和车体间纵向减振器选用摩擦型阻尼特性。（2）阻尼率（系数）的设计计算。根据转向架悬挂系统的振动理论分析来获得的优选值并计及悬挂系统的其他参数计算出所需的阻

6、尼率。（3）活塞行程及外部尺寸的确定。根据减振器所在的部位，考虑最不利的运动工况，对其两端作运动学分析从而来确定活塞的最大行程，再根据所选用减振器的品牌、型号及其固定结构尺寸来确定减振器的安装长度，其直径则从系列尺寸中选取。根据这些尺寸可进行减振器空间位置的布置。（4）端部弹性连接结构的选型。根据减振器两端相对运动的形式和受力大小选择端部连接结构的型式和规格。并连同上述项内容，以完成减振器的参数设计。（2）液压减振器阻力特性计算A.拉伸阻力B.压缩阻力表示拉伸阻力与运动速度的平方成正比，与节流孔面积的平方成反比。油液双向流动减振器这就是说压缩阻力要大于拉伸阻力。2、圆柱

7、压缩螺旋弹簧（1）几何参数（2）弹簧应力分析（3）单卷弹簧设计公式（4）双卷弹簧设计公式（5）弹簧现代设计d—簧条直径（mm）D—弹簧中径，即螺旋线圆柱直径n—弹簧的有效圈数，即螺旋线的圈数H0—弹簧的自由高D2=D+d—弹簧外径D1=D-d—弹簧内径α—弹簧的螺旋角，即螺旋线的升角t—簧条间距，即螺旋线的节距—螺旋线的极角C—旋绕比，C=D/d（1）几何参数基本参数当螺旋角9º时，KbFKtF0Zm、Zt分别为抗弯和抗扭截面模量通过简化将上式简化为：垂向变形为：（2）弹簧应力分析受垂向力作用时（3）单卷弹簧设计公式EXCEL在