學(xué)士學(xué)位論文30噸軸重貨物列車轉(zhuǎn)向架總體設(shè)計姓名學(xué)號院系專業(yè)指導(dǎo)教師二〇一肆年月日學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人所提交的學(xué)位論文，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進(jìn)行研究工作所取得的原創(chuàng)性成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中標(biāo)明。本聲明的法律后果由本人承載。論文作者（簽名）：指導(dǎo)教師確認(rèn)（簽名）：年月日年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解長沙職業(yè)技術(shù)學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)長沙職業(yè)技術(shù)學(xué)?？梢詫W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。保密的學(xué)位論文在_______年解密后適用本授權(quán)書。（論文如無需保密，則刪除此行）論文作者（簽名）：指導(dǎo)教師（簽名）：年月日年月日ABSTRACTThedevelopmentstatusandprospectsoffreighttrainbogiesathomeandabroadarebrieflydescribed.Throughthecollectionandanalysisofdata,fromtheperspectiveofthemechanicalstructurecompositionofthefreighttrainbogiesandthestrengthofthebogieunderloadconditions,thestructuralformsandfunctionalprinciplesofthefreighttrainbogiesareanalyzedandcompared.Structuralprinciple,choosetheeconomicalandreasonableoveralldesignschemefortheoverallstructuraldesignofthefreighttrainbogieandthedesignofthedriveinstallation,suspensiondevice,vibrationdampingdeviceandotherparts,focusingonthecalculationandselectionofthestructure,materialselectionandstrengthoftheoveralldevice.Designtheoverallstructureofthefuselagereasonably.Achieveefficientandconciseresults,thestabilityoftheentiremechanismishigh,andtheoperationisstable.Selectthematerialofeachpart.Underthepremiseofsatisfyingthefunction,thestructureiscompact,theworkisstable,andtheuseandmaintenanceareconvenient.Checkthestrengthandstiffnessofkeytransmissionpartstomeettheworkload.Thematerialselectionofeachcomponentisconsideredtobelightweightandeconomical,andmeetstheloadrequirements,reflectingtheeconomicandpracticalityofmechanicalmanufacturing.Andcomputerdrawingsoftwareisusedtodrawassemblydrawingsandmainpartsandpartsdrawings.Theresearchonfreighttrainbogiesandrelatedequipmentisofpositivesignificance.Keywords：Bogie；traction；braking；intensity

目錄第1章緒論 111.1課題研究背景與意義 121.2國外貨物列車轉(zhuǎn)向架研究現(xiàn)狀 131.3國內(nèi)貨物列車轉(zhuǎn)向架研究現(xiàn)狀 141.4貨物列車轉(zhuǎn)向架發(fā)展前景 141.5設(shè)計任務(wù) 151.6本章小結(jié) 16第2章總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 172.1貨物列車轉(zhuǎn)向架設(shè)計原則 182.2轉(zhuǎn)向架總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 18第3章主要零部件設(shè)計 193.1構(gòu)架設(shè)計 203.2輪對軸箱裝置設(shè)計 213.2.1輪對 213.2.2軸箱懸掛 223.3二系懸掛裝置設(shè)計 243.4驅(qū)動裝置計算選取 253.5基礎(chǔ)制動裝置設(shè)計 263.6本章小結(jié) 27第4章強(qiáng)度計算 284.1載荷工況計算 294.2超常載荷工況下的計算載荷 324.2.1垂向試驗載荷 334.2.2橫向試驗載荷 334.2.3扭曲試驗載荷 344.3正常運營載荷工況下的計算載荷 354.3.1垂向載荷 354.3.2橫向載荷 364.3.3扭曲載荷 374.4載荷工況計算 38第5章性能評估及優(yōu)化設(shè)計 385.1評價標(biāo)準(zhǔn) 395.2轉(zhuǎn)向架壓力研究 395.3轉(zhuǎn)向架優(yōu)化建議 40結(jié)論 41參考文獻(xiàn) 41致謝 41附錄 42

第1章緒論1.1課題研究背景與意義隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，環(huán)境保護(hù)與交通運輸發(fā)展的關(guān)系不斷擴(kuò)大，人們對延長時間、提高運輸質(zhì)量提出了越來越高的要求。提高火車的速度已成為一條鐵路。因此，為了改善運輸能力與運輸需求的矛盾，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，高速鐵路在全國范圍內(nèi)得到了發(fā)展。高速轉(zhuǎn)向架是高速貨車的關(guān)鍵技術(shù)之一。其性能直接關(guān)系到列車的安全性、可靠性和舒適性。隨著中國高速鐵路的快速發(fā)展，時速350公里以上的京滬高速鐵路已逐步與中國簽訂高速鐵路建設(shè)協(xié)議，進(jìn)入了中國走向世界的輝煌時代。事實上，只有兩條基本原則適合高鐵的生活環(huán)境。二是確保高速鐵路的建設(shè)、運營和維護(hù)。隨著城市化進(jìn)程的加快和人們物質(zhì)文化生活水平的提高，人際交往將進(jìn)一步擴(kuò)大，顯示出旅客需求的巨大潛力。然而，隨著社會步伐的加快，時間的價值越來越強(qiáng)。高速貨物運輸是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的必然結(jié)果.2004年，按照國務(wù)院"引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)、聯(lián)合設(shè)計、聯(lián)合生產(chǎn)、打造中國品牌"的方針，鐵道部在國內(nèi)創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，從國外引進(jìn)先進(jìn)高速鐵路技術(shù)，取得了豐碩成果。2007年4月18日，隨著貨運車的引入，現(xiàn)有電纜路實現(xiàn)了第六次大規(guī)模鐵路提速。列車最高時速為250公里/小時，是世界上現(xiàn)有線路中速度最高的列車。目前處于消化吸收階段;2008年8月1日，為配合北京奧運會開幕，時速350公里的京津城際高速鐵路啟動高速列車時速300公里，其中時速250公里的貨運車已升級為350公里/小時，這是一個創(chuàng)新階段。目前，京滬高速鐵路將每1300公里建成一條，2012年投入運營?？ㄜ囀蔷哂凶灾鲃?chuàng)新功能的高速列車。設(shè)計時速380公里/小時，連續(xù)時速350公里/小時，測試速度400公里/小時以上。2004年1月，中國政府發(fā)布了中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃，明確了中國鐵路網(wǎng)的長遠(yuǎn)目標(biāo)。根據(jù)規(guī)劃，到2020年，時速200公里以上的高速客運專線將達(dá)到1.2萬公里，2008年國務(wù)院將調(diào)整為1.8萬公里。公路網(wǎng)包括"四縱四橫"專用客運專線和三個城市間客運系統(tǒng)。截至2010年2月，10條高速鐵路專用客運專線已建成投產(chǎn)，總長3968公里。正在建設(shè)8條客運專線，總長3178公里;計劃建設(shè)20條客運專線，總里程11，095公里。屆時，總里程將達(dá)到1.8萬公里，中國將成為名副其實的高速鐵路國家。隨著高速鐵路的快速發(fā)展，高速貨車的發(fā)展也必須跟上時代的步伐。博吉是機(jī)車最重要的部件之一。其結(jié)構(gòu)是否合理，直接影響車輛的運行質(zhì)量、動態(tài)性能和駕駛安全。因此，高速卡車的發(fā)展基本上是轉(zhuǎn)向架技術(shù)的創(chuàng)新。世界高速列車和現(xiàn)代城市軌道車輛的迅速發(fā)展，與轉(zhuǎn)向架技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展密切相關(guān)?？梢院敛豢鋸埖卣f，轉(zhuǎn)向架技術(shù)是"輪軌接觸驅(qū)動現(xiàn)代機(jī)車"生存和發(fā)展的核心技術(shù)之一。由于不同國家鐵路發(fā)展的歷史和背景不同，技術(shù)條件也不同，不同國家所研制的高速轉(zhuǎn)向架類型也存在較大差異。然而，在設(shè)計原則和實踐經(jīng)驗上，高速轉(zhuǎn)向架的形式與許多相似之處，如空氣彈簧懸架系統(tǒng)的使用、非磨損軸箱彈性定位、盤式制動器為基礎(chǔ)的復(fù)合制動系統(tǒng)等。2006年以來，和諧大功率交流傳動機(jī)車誕生并大規(guī)模使用，標(biāo)志著我國鐵路機(jī)車行業(yè)直接電流交流傳動改造的成功實現(xiàn)。機(jī)車技術(shù)平臺已達(dá)到世界先進(jìn)水平。制造業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展進(jìn)入了一個新的歷史階段。和諧型大功率交流傳動機(jī)車具有牽引性能優(yōu)越、功率大、粘附利用率高、起動加速性能好、可靠性高、節(jié)能減排好等特點。效應(yīng)，代表了世界先進(jìn)鐵路機(jī)車的發(fā)展方向。和諧大功率交流傳動機(jī)車是鐵路重載貨物運輸?shù)牧咙c，極大地釋放了運輸能力。在現(xiàn)有的繁忙干線上，實現(xiàn)了5500~6000噸重運輸列車的單機(jī)牽引。專門用于從大同到秦皇島的煤炭運輸。1萬噸、2萬噸的牽引單軌、雙軌重軌列車的實現(xiàn)，極大地促進(jìn)了國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。在"先進(jìn)、成熟、經(jīng)濟(jì)、適用、可靠"的指導(dǎo)下，以"快速擴(kuò)大鐵路運輸能力，快速更新技術(shù)裝備，加快實現(xiàn)鐵路現(xiàn)代化"鐵道部，中國鐵路機(jī)車制造工業(yè)得到了發(fā)展。和諧系列大功率交流驅(qū)動電力機(jī)車和內(nèi)燃機(jī)車包括單軸功率1200千瓦六軸、8軸貨運電力機(jī)車和單軸功率1600千瓦六軸貨運電力機(jī)車和6000馬力低排放內(nèi)燃機(jī)車。從系統(tǒng)集成技術(shù)、交流驅(qū)動技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、超載、超載制動車體和轉(zhuǎn)向架技術(shù)、人機(jī)工程技術(shù)、節(jié)能環(huán)保技術(shù)引進(jìn)和諧大功率交流驅(qū)動電力機(jī)車和內(nèi)燃機(jī)車，動力控制柴油技術(shù)已達(dá)到世界先進(jìn)水平。車軸重量2lt及以上，單線年產(chǎn)能2000萬噸及以上。1994年，國際超載協(xié)會會議修訂了標(biāo)準(zhǔn)：列車重量至少5000噸，達(dá)到或超過25噸車軸負(fù)載，國際超載協(xié)會在巴西2005年agm修訂標(biāo)準(zhǔn)（適用于新應(yīng)用成員：列車重至少8000噸，車軸載荷（計劃）為27噸及以上，線路面積至少50公里，l這一單能力超過4000萬噸。重載運輸?shù)闹饕绞剑簡挝涣熊嚕汗潭熊嚱M，單型貨物，大而集中的運輸，以北美鐵路為代表，裝卸碼之間。聯(lián)合列車：以俄羅斯為代表的兩列或兩列以上普通列車相互連接并合并，將幾列普通列車的運行時間間隔縮短為零。全運列車：單列或多輛重型運輸車輛，混合使用不同型號的裝載機(jī)，在中國運營。1.2國外貨物列車轉(zhuǎn)向架研究現(xiàn)狀世界鐵路以"重貨運、高速客運"為主題，發(fā)展迅速，重貨運技術(shù)已被公認(rèn)為鐵路貨運的發(fā)展方向。自1978年第一次國際重運輸會議召開以來的23年中，重型運輸經(jīng)歷了從概念到蓬勃發(fā)展的不斷的技術(shù)進(jìn)步過程。美國、澳大利亞、巴西和瑞典等促進(jìn)重型運輸?shù)膰遥F路勞動生產(chǎn)率有了大幅度提高。目前，重運輸?shù)氖褂靡褦U(kuò)展到世界上幾乎所有鐵路大國，開啟了重運輸?shù)男聲r代。轉(zhuǎn)向架是高速貨運汽車的關(guān)鍵技術(shù)之一，可追溯到19世紀(jì)中葉。轉(zhuǎn)向架的應(yīng)用不僅提高了卡車的運行速度，而且使車輛具有良好的彎道通過性能和舒適性。早期的轉(zhuǎn)向架主要是鑄鋼結(jié)構(gòu)或鉚接鋼板結(jié)構(gòu)。第一懸架采用導(dǎo)架軸箱和葉彈簧法。軸承是普通軸承。中央懸架為葉彈簧和枕頭結(jié)構(gòu)。它用于攜帶和傳輸縱向力。最基本的制動器是胎面制動器。隨著制造水平的提高，轉(zhuǎn)向架開始采用焊接構(gòu)架結(jié)構(gòu)。20世紀(jì)20年代，一種具有搖動臺結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向架開始出現(xiàn)，有效地降低了雙系統(tǒng)的橫向剛度，大大提高了車輛的橫向動態(tài)性能。20世紀(jì)50年代以后，卡車制動器、履帶制動器和防滑裝置等新技術(shù)開始應(yīng)用于卡車，為提高卡車速度奠定了基礎(chǔ)。之后，空氣彈簧和中心銷取代了傳統(tǒng)的芯板結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高了車輛的動態(tài)性能。20世紀(jì)70年代以后，無枕架開始出現(xiàn)，使轉(zhuǎn)向架朝著輕量化、模塊化、無磨損、高舒適的方向發(fā)展。進(jìn)入90年代，開始采用磁渦式制動，不僅消除了磨損，降低了噪音，而且大大提高了制動效率。在第二次世界大戰(zhàn)之前，幾乎所有的法國鐵路旅行車都使用法國鐵路旅行車。轉(zhuǎn)向架采用傳統(tǒng)的鑄鋼構(gòu)架，第一懸架為軸箱導(dǎo)軌架和平衡梁結(jié)構(gòu)。在枕頭模式下，軸承方法是摩擦側(cè)軸承和芯板的組合。在此基礎(chǔ)上，法國國家鐵路公司設(shè)計了最高時速為140公里的Y16轉(zhuǎn)向架，并開發(fā)了Y20、Y24和Y26轉(zhuǎn)向架。其中，Y26轉(zhuǎn)向架首次使用，最高時速為180km/h的空氣彈簧于1968年投入使用?；谏鲜鲛D(zhuǎn)向架經(jīng)驗，SNCF于1967年開發(fā)了Y30轉(zhuǎn)向架。轉(zhuǎn)向架有一個新的結(jié)構(gòu)：帶一系列懸架層壓的刺骨橡膠，中心懸架用高圓形鋼彈簧和中心銷。同時，南鋼還開發(fā)了最大測試速度為230km/h的Y28和Y207轉(zhuǎn)向架，并在此基礎(chǔ)上研制出適合200km/h的新一代Y32轉(zhuǎn)向架。第一個懸架由橡膠接頭擺動臂定位。中央懸架采用高圓形鋼彈簧、水平液壓減震器、垂直液壓減震器、枕頭和防軋扭轉(zhuǎn)桿?；局苿悠鳛楸P式制動器和磁軌制動器。為了減少轉(zhuǎn)向架點頭和橫向運動對車身的影響，牽引裝置采用鋼絲繩連接。Y32轉(zhuǎn)向架自1973年量產(chǎn)以來一直是SNCF的主要轉(zhuǎn)向架，并批量出口到其他國家。20世紀(jì)70年代以后，法國開始開發(fā)TGV高速列車和Y229轉(zhuǎn)向架。法國TGV由集中牽引和鉸接供電。為此，法國為第一代電視拖車開發(fā)了Y231轉(zhuǎn)向架，為電視拖車開發(fā)了Y237轉(zhuǎn)向架。轉(zhuǎn)向架采用h型焊接構(gòu)架，第一懸架位于橡膠接頭滾筒，中央懸架為大容量高柔性空氣彈簧、橫向液壓減震器、縱向液壓減震器、防卡和滯后液壓減震器、防滾動扭轉(zhuǎn)桿和z型牽引桿牽引裝置，基本制動裝置為盤式制動器。Y237轉(zhuǎn)向架具有3米大軸距和1：40錐形胎面，具有出色的防蛇穩(wěn)定性。法國TGV高速轉(zhuǎn)向架繼續(xù)改善鉸接式轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)向架也朝著輕量化方向發(fā)展，但其車軸重量仍保持在17t左右。圖1-1TGV動車轉(zhuǎn)向架德國第一臺卡車標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)向架于1890年開發(fā)。轉(zhuǎn)向架采用鍛造鉚接構(gòu)架。第一個懸架是軸箱導(dǎo)軌架和葉彈簧。中央懸架由中央葉彈簧、回轉(zhuǎn)枕、摩擦側(cè)軸承和心形板組成。在此基礎(chǔ)上，在20世紀(jì)30年代，德國還開發(fā)了Grlitz系列轉(zhuǎn)向架，最高時速為160公里/小時。為了解決車軸箱導(dǎo)軌架的磨損問題，德國鐵路公司于1939年開始開發(fā)新的明登2Deutz轉(zhuǎn)向架。轉(zhuǎn)向架采用h型焊接構(gòu)架。第一個懸架是雙線圈彈簧雙拉板定位裝置。中央懸架由回轉(zhuǎn)臺、鋼圓彈簧、枕頭、摩擦軸承和芯板組成。兩側(cè)都有牽引桿。轉(zhuǎn)向架建于1949年，經(jīng)過路線評估測試。它最終被確定為MD32標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)向架。從那時起，它已被改造為10多個MD系列轉(zhuǎn)向架，如M36根據(jù)不同的要求，其中一半以上銷往國外。同時，GrlitzV轉(zhuǎn)向架于1958年研制成功。其結(jié)構(gòu)與MD32基本相似，只是第一懸架的雙板定位改為橡膠柱定位。為了確保德國在高速鐵路領(lǐng)域的地位，1972年，聯(lián)邦政府投資5億馬克對高速列車進(jìn)行了初步研究，包括開發(fā)世界上第一個滾動振動試驗臺和動力學(xué)模擬軟件MEDYNA。經(jīng)過近六年的設(shè)計和施工，慕尼黑試驗臺于1980年完工。試驗臺可在實際軌道擾動條件下對機(jī)車和車輛進(jìn)行線性和曲線動力學(xué)模擬和模態(tài)分析。最高測試速度為500公里/小時，是世界上滾動振動試驗臺最完整的。新型轉(zhuǎn)向架的開發(fā)提供了強(qiáng)有力的手段。圖1-2MD530型轉(zhuǎn)向架在1974年成功開發(fā)MD52轉(zhuǎn)向架的基礎(chǔ)上，德國聯(lián)合公司旅行車在20世紀(jì)80年代初開發(fā)了md52-350原型轉(zhuǎn)向架，1991年投入使用的第一代ICE高速車被改裝為MD530車型。列車最高時速為280公里/小時，第一套轉(zhuǎn)向架懸架采用雙線圈彈簧單向雙層拉板定位。中央懸架由回轉(zhuǎn)臺、回轉(zhuǎn)枕、摩擦側(cè)軸承和中心銷組成。為了保證其可靠性，中央懸架仍采用鋼質(zhì)圓形彈簧，枕頭縱向定位使用橡膠墊座，車架兩側(cè)均配備耐磨板，牽引傳動采用中心銷。除了支持車身的垂直負(fù)載外，MD系列轉(zhuǎn)向架的側(cè)軸承還提供轉(zhuǎn)向扭矩，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的蛇阻。為了確保枕頭和車架之間的扭轉(zhuǎn)剛度和轉(zhuǎn)向架的縱向振動不會傳遞到車身，枕頭通過扭轉(zhuǎn)桿和扎帶連接到轉(zhuǎn)向架構(gòu)架。為了進(jìn)一步提高M(jìn)D530轉(zhuǎn)向架的動態(tài)性能，在20世紀(jì)90年代初，曼恩成功地開發(fā)了輪對耦合輔助轉(zhuǎn)向架和獨立旋轉(zhuǎn)輪對轉(zhuǎn)向架，這兩種都采用了碳纖維的輕構(gòu)架和高速轉(zhuǎn)向架的空氣彈簧。1992年，DB組織開發(fā)新一代冰空氣彈簧高速轉(zhuǎn)向架，并通過生產(chǎn)線動態(tài)測試比較確定廠家。除了這兩種選擇之外，瑞士、奧地利和德國的公司還提出了七種方案，這些方案通過了德國鐵路系統(tǒng)動力學(xué)測試。奧地利sgp-400轉(zhuǎn)向架被選為冰-2的最終解決方案。1995年，德意志銀行與日本東日本鐵路公司達(dá)成協(xié)議，以德國塔爾博特和日本住友公司提供的b-5003轉(zhuǎn)向架為基礎(chǔ)，開發(fā)新一代高速轉(zhuǎn)向架。轉(zhuǎn)向架在內(nèi)部支持，總重量僅為4300kg。它目前是世界上最輕的高速卡車轉(zhuǎn)向架，最大測試速度為450公里/小時。隨著ICE3高速列車和IDict高速列車的發(fā)展，ICE高速轉(zhuǎn)向架在第一、二系列懸架中具有主動半主動和主動控制的趨勢。圖1-3ICE3貨車SF500型轉(zhuǎn)向架日本對高速機(jī)車的系統(tǒng)研究和測試始于二戰(zhàn)后，但發(fā)展迅速。到目前為止，已經(jīng)開發(fā)出10多列高速列車和近40種轉(zhuǎn)向架。與歐洲國家不同，日本一直在分散地發(fā)展高速列車。日本高速轉(zhuǎn)向架的發(fā)展可以分為三個階段：第一階段是高速鐵路開通前的研究和試驗過程。第一代DT200高速轉(zhuǎn)向架研制成功，最大運行速度為220公里/小時。中央懸架由空氣彈簧、橫向液壓減震器、縱向液壓減震器、防輥扭轉(zhuǎn)桿和回轉(zhuǎn)枕組成。二期工程是1992年研制的300系列DT203新干線高速轉(zhuǎn)向架，最大運行速度為270公里/小時。轉(zhuǎn)向架由雙線圈彈簧和橡膠導(dǎo)軌懸掛。為了減少未懸掛的質(zhì)量，采用了鋁合金軸箱和空心軸。中央懸架為非搖擺結(jié)構(gòu)，由氣彈簧、水平液壓減震器、垂直液壓減震器、低單牽引桿和中心銷組成。近年來，日本一直致力于開發(fā)第三代高速轉(zhuǎn)向架，目標(biāo)運行速度為300公里/小時至350公里/小時，并開發(fā)獨立的車輪轉(zhuǎn)向架和主動懸架轉(zhuǎn)向架。由西日本鐵路客運公司研制的希望500系列高鐵三洋新干線于1997年初投入運營。該車采用WDT系列轉(zhuǎn)向架，最大運行速度為300km/h。與300系列DT203高速轉(zhuǎn)向架相比，第一套懸架的動臂是動臂定位、雙圓彈簧和橡膠的定位，以及雙圓彈簧和單拉板的定位。值得一提的是，希望高速列車的速度和平均速度都比法國TGV和德國ICE都快。同時，由東京鐵路客運公司研制的300X高速列車和東日本鐵路客運公司研制的STAR21高速列車也投入運營。300X采用DT205轉(zhuǎn)向架，其結(jié)構(gòu)與300系列相似，最大運行速度為350km/h。STAR21采用350km/h的最高速度。700系列于1997年底投入使用，是原始機(jī)型的改進(jìn)。轉(zhuǎn)向架基于500系列，具有具有可變阻尼孔的非線性空氣彈簧。圖1-4500系列WDT250型轉(zhuǎn)向架縱觀日本高速轉(zhuǎn)向架的研究，所開發(fā)的轉(zhuǎn)向架類型和采用的新技術(shù)類型是任何其他國家都無法比擬的，并保持其固有的特點。在轉(zhuǎn)向架中，其結(jié)構(gòu)和制造工藝與歐洲不同。日本是第一個采用空氣彈簧的國家，也是第一個調(diào)整空氣彈簧阻尼孔尺寸以取代第二系列垂直液壓減震器的國家。它還是最早采用不支持的轉(zhuǎn)向架的國家之一。減重高速轉(zhuǎn)向架一直是新轉(zhuǎn)向架發(fā)展的目標(biāo)。日本的高速轉(zhuǎn)向架和身體在減肥方面一直領(lǐng)先于世界。一般來說，隨著日本高速列車運行速度的提高，轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架進(jìn)一步簡化結(jié)構(gòu)，發(fā)展到減重、車軸減重、無軸質(zhì)量減重、主動半主動或主動控制。與法國、德國相比，雖然早期開發(fā)了高速轉(zhuǎn)向架，但BT10型轉(zhuǎn)向架發(fā)展到上世紀(jì)70年代，最高時速為200公里/小時，轉(zhuǎn)向架懸架用于動臂定位和橫向操縱桿，中央懸架由傳統(tǒng)的圓形鋼彈簧、臺式設(shè)置、支撐式、側(cè)軸承和中心銷組成。由于BT10轉(zhuǎn)向架的性能限制，來自瑞士SIG公司的BT41轉(zhuǎn)向架用于后來的英國IC225高速卡車。意大利是一個山國，所以它使用鐘擺火車來提高火車的速度。ETR450鐘擺列車于1988年投入使用，最高時速為250公里/小時。ETR500于20世紀(jì)80年代初開發(fā)，1992年后投入使用。最高運行速度為275km/h，第一套ETR500轉(zhuǎn)向架為單頂彈簧和雙杠桿定位，第二套為高圓彈簧和回轉(zhuǎn)枕頭、扭轉(zhuǎn)牽引桿和中心銷。SwissSIG是歐洲機(jī)車車輛制造商中唯一的專業(yè)轉(zhuǎn)向架制造商，在歐洲擁有各種速度等級的轉(zhuǎn)向架。轉(zhuǎn)向架具有一系列懸架動臂定位功能，中央懸架由氣彈簧、水平液壓減震器、垂直液壓減震器、防輥扭轉(zhuǎn)桿、z形牽引桿和回轉(zhuǎn)枕組成。北美是第一個發(fā)展重型鐵路運輸?shù)牡貐^(qū)。由于重型運輸技術(shù)的蓬勃發(fā)展，1999年北美水平鐵路（即，單位經(jīng)營成本噸公里周轉(zhuǎn)率100指數(shù)比1980年提高171，平均貨運能力提高15.1%，事故率下降15.1%64%，運營成本下降65%（10億噸公里），貨運在北美的市場份額從1980年的37.5%上升到1999年的40.3%。北美主要貨運收入目前處于創(chuàng)歷史新高。澳大利亞有16家私營鐵路公司和4家國有鐵路公司。重型運輸占澳大利亞國內(nèi)生產(chǎn)總值的1.7%，年運輸價值達(dá)70億美元。煤炭運輸占鐵路貨運總量的37%，礦石運輸占39%，年貨運量5.45億噸。重貨運占澳大利亞貨運市場的40%，并可能增長到50%。年增長率約為4.5%（高于2000年之前的3.3%）。澳大利亞東昆士蘭鐵路：一條1萬公里的窄軌鐵路，其中2028公里為煤線。2008年，煤炭運輸量為3.0億噸/年，年收入36億元。澳元。西澳大利亞鐵礦鐵路：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，1.4億升/年。KRN必和必拓紐曼線427，必和必拓黃金線205公里，鐵錘，線路386公里，羅比河線203公里，西澳鐵路平均重量35噸，正發(fā)展40噸，平均時速75公里/小時，必和必拓-紐曼超載電路：平均質(zhì)量牽引編組（300-336），45000噸回轉(zhuǎn)時間28小時，勞動生產(chǎn)率6000萬噸/人，世界鐵路第一。必和必拓于1980年開始運營重型列車。2000年，燃料消耗下降43%，勞動生產(chǎn)率提高5倍，機(jī)車?yán)寐侍岣?6%，輪軌使用壽命提高3-5倍，利潤達(dá)500億澳元。鐵礦石出口每年從8060萬噸到1億噸不等，其中23%出口到中國。澳大利亞新的南北單軌干線達(dá)爾文干線將耗資13億美元，三年內(nèi)完工。2004年1月通車，全長1420公里，最大坡度12%，最高時速15公里。瑞典在挪威北部-瑞典單礦鐵路（LKAB）在52個編組作業(yè)25噸軸載荷，997年前，總重量為5200噸的火車重型列車，車軸負(fù)荷開始增加到301997噸，2000年購買Adtranz35t軸負(fù)載和功率5400千瓦的三軸向子轉(zhuǎn)向架驅(qū)動電力機(jī)車和南非30噸新開坑礦機(jī)車軸負(fù)載，并開始運行30t軸負(fù)載，共740米、68車、8500噸重載列車，運輸成本降低35%，年運輸量由2000萬噸/年增加到3000萬噸/年。巴西的主要重載鐵路，由CVRD南部運營，包括：892公里的重載線，寬軌（1600毫米）單線，330列火車，3.2公里長，30噸車軸重量，超過39噸的牽引重量，這是南美洲，甚至整個美洲最重的重型列車。截至2009年底，中國共采購了13263輛卡車，平均時速為80公里。鐵礦石年出口量2億噸，周轉(zhuǎn)時間58小時。米納斯重運鐵路905公里（單線359公里，雙線546公里），窄軌（1000毫米），年運輸能力9800萬噸/年，平均時速70公里，裝卸能力5000萬噸/年，周轉(zhuǎn)時間47小時。所有巖石提卡重型運輸鐵路：7，228公里，其中231公里是雙軌（窄軌1000毫米和標(biāo)準(zhǔn)表），目前有1，814輛卡車。年銷售量：2004年糧食年產(chǎn)量9472萬噸，其他糧食年5307萬噸。該公司計劃在2009年購買5000輛卡車。瑞典LKAB礦鐵路：瑞典-挪威鐵路于1888年建成，軸重Lt.2000年，重載列車8000噸，軸重30噸，增加30%。所有混凝土橋均采用50kg導(dǎo)軌進(jìn)行測試，可用于30t軸裝載列車。LKAB每年出口2000萬噸鐵礦石。俄羅斯鐵路貨運量年均增長8%-11%，周轉(zhuǎn)量達(dá)到18530萬公里，占國內(nèi)貨運市場的80%，電氣化率為48.5%。30t軸重（TT30型卡車）和全國列車平均牽引質(zhì)量為3608噸。印度全國鐵路通車63122公里，國內(nèi)生產(chǎn)總值年均增長7-8%，鐵路貨運量年均增長64%，貨運年增長率為6.5%。到2010年，鐵路已投資55億美元，幾條新的重運輸線路正在建設(shè)中。2008年，煤炭出貨量為3.69億噸。德里-加爾各答-孟買黃金走廊開通了時速100公里的重型列車，年貨物周轉(zhuǎn)量為1249億公里/小時。加拿大有57，000公里的鐵路。中國有兩大鐵路公司，中國鐵路公司和中國鐵路公司，兩者合計擁有4萬多名員工。經(jīng)過大運輸，鐵路占貨運市場的30%，占總貨運量的40%。2002年收入為61億美元。典型的加拿大單位重型列車：1243×4400馬力交流傳動機(jī)車，33噸貨車車軸重量，16000噸牽引質(zhì)量，平均時速70公里/小時，最高時速85公里/小時。典型的加拿大重型集裝箱列車：2×4400馬力交流驅(qū)動柴油，9000噸列車，50%雙集裝箱平，貨運1.6美分每公里，平均時速75公里/小時，最高時速100公里/小時。重運輸代表了鐵路貨運領(lǐng)域的先進(jìn)生產(chǎn)力，已成為許多國家追求的目標(biāo)。1.3國內(nèi)貨物列車轉(zhuǎn)向架研究現(xiàn)狀中國有三種類型的重型列車：單位、列車和組合。重運列車主要運行在專用重運煤炭鐵路（大秦線、朔黃線等）。牽引重量一般為6000t和10000t，牽引功率主要為SSa（4800kw）和SS4（6400kw）電力機(jī)車。密集、重型列車通常運行在繁忙的干線上，特別是自1997年第一次大提速以來。北京-上海、北京-廣州和京哈哈等繁忙干線已開通大量快速貨運列車，以降低運輸和中轉(zhuǎn)能力。5000噸重運輸列車已全面投入運營，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。重型列車牽引功率主要包括：SS4（6400千瓦）、SS7（4800kw）、SSa（4800kw）電力機(jī)車、DF8（2720千瓦）、DF4DH（2425kw）、DF4c（26165kw）內(nèi)燃機(jī)車等。為了滿足卡車加速的需要，國內(nèi)幾家卡車廠于1990年開始開發(fā)時速160公里的準(zhǔn)高速卡車轉(zhuǎn)向架，并命名為209HS、206KP和cw-2，主要用于25Z和25K卡車。自20世紀(jì)90年代中期以來，中國發(fā)展了高速轉(zhuǎn)向架。研制的cw-200轉(zhuǎn)向架已投入運行，最高時速為200公里/小時，在此基礎(chǔ)上，開發(fā)了cw-300高速轉(zhuǎn)向架。同時，在引進(jìn)日本技術(shù)的基礎(chǔ)上，研制了時速220公里的sw-220轉(zhuǎn)向架，研制了sw-300高速轉(zhuǎn)向架。轉(zhuǎn)向架在該國首列高速列車上進(jìn)行了測試，最高時速為321.5公里/小時。1992年，中國第一條電氣化重運線——大秦線開通。隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大秦線原有的設(shè)計能力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足交通增長的需要。鐵道部決定通過開行2萬噸重載列車，大幅度提高大秦線的運力。原有的機(jī)車車輛設(shè)備已不能滿足鐵路運輸日益增長的需求。為此，2000年1月，國務(wù)院批準(zhǔn)了《中國鐵路網(wǎng)中長期規(guī)劃》，確定到2020年，繁忙的鐵路線將投入運營。已建成10個大型煤炭基地，產(chǎn)能達(dá)20億噸。我們的主要技術(shù)和設(shè)備達(dá)到或接近國際領(lǐng)先水平。自1958年以來，株洲南車電力機(jī)車有限公司先后開發(fā)了SS1、SS3、SS3、SS6、SS6B客貨電力機(jī)車和SS3B重新連接、SS4、SS4B、SS4C、HXD1、HXD1B和HXD1C機(jī)車。1992年以來，大同北河電力機(jī)車有限公司先后研制了SS7客貨電力機(jī)車和SS7B、HXD2和HXD2B貨運電力機(jī)車。今年以來，中國大連機(jī)車車輛有限公司已開發(fā)出HXD3和HXD3B貨運電力機(jī)車。SS1、SS3、SS3B、SS6、SS6B和HXD1B、HXD1C、HXD2B、HXD3、HXD3B機(jī)車為c0-c0。軸型，使用C0轉(zhuǎn)向架;SS4、SS4改裝、SS4B、SS4C、HXD1、HXD2機(jī)車，適用于2（b0-b0）軸型、B0轉(zhuǎn)向架;SS7和SS7B機(jī)車具有b0-b0-b0軸和B0轉(zhuǎn)向架。表1-1幾種貨車轉(zhuǎn)向架的主要參數(shù)的比較轉(zhuǎn)向架形式轉(zhuǎn)8A轉(zhuǎn)K5轉(zhuǎn)K6軌距（mm）143514351435最高設(shè)計速度（Km/h）100120120基本結(jié)構(gòu)模式三大件式三大件式三大件式側(cè)架連接方式交叉拉桿彈簧托板交叉拉桿軸重（t）212525軸承型號197726T圓錐滾子軸承TBU150或TAROL150圓錐滾子軸承TBU150或TAROL150圓錐滾子軸承旁承型式間隙旁承常接觸彈性旁承常接觸彈性旁承心盤允許載荷（KN）372.8443.9443.4減震器相對摩擦系數(shù)0.067~0.090.121（空車）0.072（重車）0.155（空車）0.071（重車）基礎(chǔ)制動裝置制動倍率6.54.04.0重量（t）4.04.74.8SS3、SS3B、SS3B重通、SS6、SS6B機(jī)車轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)基本相同，但牽引裝置、電機(jī)和驅(qū)動（包括車軸、齒輪驅(qū)動、軸保持模式和結(jié)構(gòu)）略有不同：SS3機(jī)車采用中心銷牽引設(shè)備，SS3B，SS3B重連接，SS6，SS6B機(jī)車兩側(cè)采用平行桿牽引裝置;SS3、SS3B和SS3B重型機(jī)車采用滑動軸承軸結(jié)構(gòu)，SS6和SS6B機(jī)車采用滾動軸承軸結(jié)構(gòu)。HXD1B、HXD1C和HXD3轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)基本相似。主要區(qū)別在于，HXD1B和HXD1C機(jī)車采用低降雙截面牽引桿結(jié)構(gòu)的牽引裝置，而HXD3機(jī)車采用機(jī)車兩端設(shè)置的低位置。牽引裝置為水平單牽引桿結(jié)構(gòu)。SS4、SS4、SS4B和SS4C機(jī)車轉(zhuǎn)向架的主要結(jié)構(gòu)基本相同。主要區(qū)別還在于牽引裝置、電機(jī)和驅(qū)動裝置：SS4機(jī)車兩側(cè)采用平行桿牽引裝置。機(jī)車兩端均配有傾斜單桿推拉牽引裝置;SS4、SS4B和SS4C機(jī)車采用滑動軸承軸結(jié)構(gòu)，SS4B機(jī)車采用滾動軸承軸結(jié)構(gòu)。1.4貨物列車轉(zhuǎn)向架發(fā)展前景近年來，中國從國外引進(jìn)先進(jìn)的高速卡車技術(shù)，聯(lián)合研制了30噸高速卡車的動力轉(zhuǎn)向架和非動力轉(zhuǎn)向架，以滿足我國高速卡車的運行要求。30噸卡車由5輛子彈頭列車和3輛拖車提供動力，包括10個動力轉(zhuǎn)向架和6個非動力轉(zhuǎn)向架。動力轉(zhuǎn)向架由鑄件和鋼板制成H形構(gòu)架，由兩個箱側(cè)梁、橫梁和襯墊組成，用于支撐空氣彈簧、連接蛇形和橫向減震器、牽引桿和組件。一系列動臂構(gòu)架;軸箱懸架裝置包括動臂、螺桿彈簧、垂直液壓減震器等。中央懸架裝置采用空氣彈簧，通過氣彈彈，車身落在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架側(cè)架上。兩個空氣彈簧由各自的高度調(diào)節(jié)閥控制，其主要功能是保持相對于轉(zhuǎn)向架機(jī)架的地板表面高度。垂直和橫向減震器和防輥扭轉(zhuǎn)桿裝置安裝在車架和車身之間，水平安裝在車架上;驅(qū)動裝置包括兩個牽引電機(jī)、一個齒輪箱和一個聯(lián)軸器;使用盤式制動器，懸掛在端緩沖梁上，軌道護(hù)欄安裝在前端和后端轉(zhuǎn)向架上。1.5設(shè)計任務(wù)與普通轉(zhuǎn)向架相比，高速轉(zhuǎn)向架具有更高的安全性、舒適性和可靠性?？偨Y(jié)國內(nèi)外現(xiàn)有轉(zhuǎn)向架的特點，高速動力轉(zhuǎn)向架具有以下共同特點：結(jié)構(gòu)輕、質(zhì)量分布合理、構(gòu)架設(shè)計靈活、輕輪式、鋁合金零件代替部分鋼制零件等措施，減少輪軌沖擊;牽引裝置不限制轉(zhuǎn)向架相對于車身的橫向運動、旋轉(zhuǎn)、下沉和浮動運動，牽引點低;有效抑制轉(zhuǎn)向架波軸運動，確保高速運行的穩(wěn)定性;采用性能良好的制動裝置，確保列車安全;使用非磨損或有害磨損部件，以確保良好的性能并降低維護(hù)成本.城際列車動力轉(zhuǎn)向架設(shè)計時速200公里，30噸，車軸載荷，主要研究內(nèi)容包括：轉(zhuǎn)向架的設(shè)計，包括主要部件的選擇、結(jié)構(gòu)分析與比較，包括車架、車軸箱定位裝置、中央懸架裝置、轉(zhuǎn)向架設(shè)計、轉(zhuǎn)向架設(shè)計、轉(zhuǎn)向架設(shè)計、轉(zhuǎn)向架設(shè)計、轉(zhuǎn)向架設(shè)計、轉(zhuǎn)向架設(shè)計、轉(zhuǎn)向架設(shè)計、轉(zhuǎn)向架設(shè)計設(shè)計、設(shè)計轉(zhuǎn)向架、轉(zhuǎn)向裝置驅(qū)動、基本剎車;協(xié)調(diào)座椅、立座和隔板的位置和大小。設(shè)計原則，盡量減少應(yīng)力濃度和應(yīng)力敏感部件，以達(dá)到節(jié)省金屬材料和輕質(zhì)性的目的。分析并檢查轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，計算負(fù)載下機(jī)架的應(yīng)力，評價機(jī)架的合理性。由于高速列車的高速，對列車的安全性能和轉(zhuǎn)向架的設(shè)計提出了更高的要求。高速轉(zhuǎn)向架設(shè)計應(yīng)完成以下任務(wù)：（1）軸承支撐車架上方每個部件的重量（包括車身、車架、動力裝置、輔助裝置等），使車軸負(fù)載均勻分布。（2）牽引力確保必要的車輪和導(dǎo)軌斗桿，并將牽引力從車輪和軌道接觸點轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)向架、耦合器、牽引列車前進(jìn)。（3）緩沖器為減少不均勻線路對車輛的影響，確保車輛具有良好的運行穩(wěn)定性和穩(wěn)定性。（4）方向確保車輛平穩(wěn)通過曲線。（5）制動生成必要的制動力，以在指定距離內(nèi)減速或停止車輛。

總體結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)國內(nèi)外卡車轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)類型和工作原理，結(jié)合鐵路客車的相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計規(guī)范，本文研究設(shè)計的卡車轉(zhuǎn)向架裝置具有原有優(yōu)勢。其主要功能是為貨物系統(tǒng)提供變速箱、轉(zhuǎn)向、緩沖和制動。在設(shè)計過程中，基于對材料力學(xué)的認(rèn)識，并考慮到關(guān)鍵部件的承載能力，采用有限元分析軟件對關(guān)鍵部件的安全性進(jìn)行檢查。分析了軌道梁的結(jié)構(gòu)特性，使轉(zhuǎn)向架在履帶梁中平穩(wěn)運行。2.1貨物列車轉(zhuǎn)向架設(shè)計原則轉(zhuǎn)向架是列車的重要組成部分。它們用于轉(zhuǎn)移負(fù)載，并通過車輪和導(dǎo)軌之間的粘附來確保牽引力。轉(zhuǎn)向架架的性能直接影響列車的牽引能力。運行質(zhì)量，車輪和軌道磨損，列車安全。特別是當(dāng)車輛向高速、重載方向行駛時，對轉(zhuǎn)向架的要求更高。根據(jù)現(xiàn)代轉(zhuǎn)向架的發(fā)展趨勢，轉(zhuǎn)向架的技術(shù)要求如下：（1）確保最佳的粘合條件。確保最佳的粘合條件。車軸載荷轉(zhuǎn)移應(yīng)盡可能小，以滿足提高emu牽引力的要求。（粘附重量利用率一般不低于90%）（2）直線或彎曲路段具有良好的動態(tài)性能，可最大程度地降低線路上的力，并減少履帶和車輪的損耗和增益。因此，對emus的未懸掛重量有不同的要求。第二懸架采用空氣彈簧，增加彈簧裝置的靜態(tài)偏轉(zhuǎn)，滿足高速運行的需要。（3）轉(zhuǎn)向架重量輕，工藝簡單，在滿足強(qiáng)度和剛度的前提下，盡可能減輕其重量。制造過程簡單，橫梁之間不允許有螺栓。（4）良好的可訪問性要求轉(zhuǎn)向架的所有部分都具有良好的可訪問性。在保證可靠運行的前提下，采用結(jié)構(gòu)簡單、耐磨、無維護(hù)的結(jié)構(gòu)，減輕了維護(hù)工作量，延長了維護(hù)間隔。（5）當(dāng)每個部件和材料的轉(zhuǎn)向架設(shè)計均勻時，需要盡可能統(tǒng)一每個部件的結(jié)構(gòu)和材料。2.2轉(zhuǎn)向架總體結(jié)構(gòu)設(shè)計圖2-1動力轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架主要由車架、車輪軸箱、牽引裝置、基本制動裝置、二次懸架裝置和駕駛裝置組成。構(gòu)架采用h型焊接構(gòu)架，由側(cè)梁、梁、相關(guān)支撐和連接梁等組成。與30t不同，梁采用無縫鋼管結(jié)構(gòu)，內(nèi)部可用作氣彈簧的輔助氣室。博吉第一懸架為動臂定位液壓減震器，第二懸架為空氣彈簧，轉(zhuǎn)向架車軸負(fù)載30噸，轉(zhuǎn)向架，車輪直徑860mm轉(zhuǎn)向架軸距2500mm，轉(zhuǎn)向架的主要特點是輕巧設(shè)計，焊接結(jié)構(gòu)、輔助空氣彈簧、盤式制動器、回轉(zhuǎn)臂懸架軸箱定位、單極牽引、電機(jī)。圖2-2轉(zhuǎn)向架裝置結(jié)構(gòu)規(guī)劃圖2-3動力轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)懸架系統(tǒng)的下部通過高強(qiáng)度螺栓連接到車身頂部。懸架系統(tǒng)設(shè)備的上部通過引腳連接到連接器設(shè)備。中間軸裝置配有連接軸承，該軸承與機(jī)架連接以承受水平負(fù)載。球墊通過枕頭梁壓力承受空氣彈簧上的垂直負(fù)載。中心軸可以軸向上下移動，沿圓周旋轉(zhuǎn)，并來回擺動?？諝鈴椈煽梢陨舷乱苿?，左右移動，或來回移動。這可以緩沖滑車的振動，并大大減少懸架中心軸和銷軸的負(fù)載。車架配有前后、左右機(jī)械限位塊，以限制滑車的擺動范圍并確保平穩(wěn)行駛。轉(zhuǎn)向架驅(qū)動裝置采用"全浮動"結(jié)構(gòu)設(shè)計。由于驅(qū)動扭矩和垂直軸承能力由不同部件承載，因此電機(jī)的輸出軸僅受扭矩影響，不受彎曲力矩的影響，因此結(jié)構(gòu)合理。它由變頻電機(jī)驅(qū)動。減速電機(jī)的兩個輸出軸通過鍵連接，以驅(qū)動左右驅(qū)動型核心軸。驅(qū)動芯軸與平鍵連接以驅(qū)動中間套筒。中間套筒是打云的，用于驅(qū)動軸承箱。車軸襯套與驅(qū)動車輪的螺栓連接，左右驅(qū)動軸僅傳輸電機(jī)扭矩，不承受垂直負(fù)載。通過行駛輪在軸套上的車輛重量ACTS的垂直負(fù)載，以及通過軸承在軸套上的軸套ACTS的垂直負(fù)載。護(hù)套與卡車的主結(jié)構(gòu)相連。垂直負(fù)載由連接到主結(jié)構(gòu)的芯套承載。

主要零部件設(shè)計3.1構(gòu)架設(shè)計構(gòu)架是轉(zhuǎn)向架的重要組成部分。它必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以及適當(dāng)?shù)膹椥?，良好的抗沖擊性和抗疲勞性。應(yīng)根據(jù)等強(qiáng)度原則優(yōu)化結(jié)構(gòu)，進(jìn)行有限元計算和分析，使結(jié)構(gòu)設(shè)計達(dá)到合理的結(jié)構(gòu)和應(yīng)力分布，達(dá)到節(jié)約的目的。金屬材料和輕質(zhì)材料。焊接構(gòu)架結(jié)構(gòu)，特別是接頭結(jié)構(gòu)，應(yīng)不斷研究和完善。焊接技術(shù)和加工技術(shù)也應(yīng)不斷完善，盡量降低應(yīng)力集中和應(yīng)力敏感部件，確保焊接質(zhì)量和加工精度，軸距，對角線，二次懸架，制動系統(tǒng)，安裝幾何尺寸滿足設(shè)計圖紙精度要求，使構(gòu)架的應(yīng)力達(dá)到良好和最長的使用壽命。為了滿足高速轉(zhuǎn)向架開發(fā)的要求，必須繼續(xù)研究開發(fā)構(gòu)架材料。隨著運行速度的提高，該結(jié)構(gòu)不僅具有良好的疲勞強(qiáng)度，而且需要結(jié)構(gòu)簡單、重量輕。目前，除北美外，轉(zhuǎn)向架采用h型焊接構(gòu)架。側(cè)梁一般采用箱體結(jié)構(gòu)。目的是增加強(qiáng)度和腔室的體積連接到空氣彈簧另一方面。歐洲國家一般采用箱體結(jié)構(gòu)梁，日本采用雙無縫鋼管法。雙無縫鋼管梁結(jié)構(gòu)具有重量輕、制動方便等特點，近年來得到了廣泛的應(yīng)用，但其缺點是彎曲剛度低。為了減少車輪負(fù)載，提高脫軌穩(wěn)定性，高速卡車轉(zhuǎn)向架的機(jī)架應(yīng)盡可能靈活。例如，德國公司talbot的高速轉(zhuǎn)向架插在構(gòu)架的側(cè)梁上。高速轉(zhuǎn)向架采用合理的梁結(jié)構(gòu)，提高了靈活性。從發(fā)展的角度來看，高速貨車應(yīng)采用輕型焊接柔性車架。在國內(nèi)，30t動力轉(zhuǎn)向架由鋼板鑄造并組裝成H形構(gòu)架，由兩個箱側(cè)梁、橫梁和長梁組成，以支持空氣彈簧，連接防蛇和橫向減震器，并提供牽引力。領(lǐng)帶和一系列扶手的組裝;動態(tài)轉(zhuǎn)向架不同于30t：雖然構(gòu)架是h型焊接構(gòu)架，但橫梁由無縫鋼管制成，穿透箱形側(cè)梁和無邊梁。輔助直縱梁上焊接有兩個系列的橫向減震器座椅，而30t橫向減震器座椅焊接在縱向梁上，占用一定空間，因此縱向梁是彎曲的。轉(zhuǎn)向架構(gòu)架通常由左右兩側(cè)梁以及一個或多個梁組成。側(cè)梁的功能不僅是將垂直、橫向和縱向力傳輸?shù)捷喗M的主要部件，也是限制輪組位置的主要部件。橫梁的功能是確保水平平面上構(gòu)架的剛度，保持軸平行，并支持牽引電機(jī)和其他部件。本文設(shè)計轉(zhuǎn)向架構(gòu)架由鋼板和鑄造U形構(gòu)架組成，包括箱梁、梁和梁、動臂、主和二垂直減震器、蛇形振動器、兩個系列橫向減震器構(gòu)架焊接在一起，基本制動電機(jī)和齒輪箱吊架、吊架、牽引和水平平面停止。側(cè)梁為鋼板焊接箱體結(jié)構(gòu)，其U形設(shè)計滿足轉(zhuǎn)向架輪制動單元安裝在車輪內(nèi)部有效空間的要求，從而消除了外端梁，使結(jié)構(gòu)緊湊，減輕重量。

圖2-1轉(zhuǎn)向架側(cè)梁構(gòu)架側(cè)梁的中間部分凹陷，用于安裝第二系列高偏轉(zhuǎn)空氣彈簧。兩個梁之間的中心距離為2500mm，梁兩側(cè)之間的中心距離為2000mm，側(cè)梁的中間部分尺寸為280mm~160mm，兩端的截面尺寸為145mm~160mm。承受彎曲和張力壓縮負(fù)荷。側(cè)梁的上蓋為10毫米厚（蓋管上蓋22毫米厚），下蓋厚12毫米，網(wǎng)厚10毫米。側(cè)梁的內(nèi)壁設(shè)有隔板，隔板和上蓋之間有10mm的間隙，以方便橫梁中的側(cè)空氣循環(huán)，并增加側(cè)梁的強(qiáng)度。側(cè)梁空氣彈簧座的上蓋板向外突出，便于側(cè)梁承受垂直負(fù)載。在上蓋板和下蓋板之間添加加強(qiáng)桿，以提高上蓋板和下蓋板的軸承能力。側(cè)梁上還安排了另一個系列1和2垂直減震器座椅和防纏式減震器座椅。圖2-2構(gòu)架俯視圖橫梁和導(dǎo)軌是箱形焊接結(jié)構(gòu).光束主應(yīng)力部分的截面尺寸為150mm×200mm，縱向梁的截面尺寸為180mm×160mm。梁和導(dǎo)軌的上、下蓋板厚10毫米，下蓋板厚12毫米，網(wǎng)厚10mm。橫向減震器座式斜排列在縱向梁上，橫向阻滯塊對稱地排列在縱向梁上。電機(jī)吊架、齒輪箱吊架、牽引桿支架、制動夾支撐均設(shè)置在橫梁上。除動臂和安裝座椅部分由B類鋼制成外，其余結(jié)構(gòu)由Q345低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼板制成，具有良好的焊接性和強(qiáng)度。3.2輪對軸箱裝置設(shè)計構(gòu)架是轉(zhuǎn)向架的重要組成部分。它必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以及適當(dāng)?shù)膹椥裕己玫目箾_擊性和抗疲勞性。應(yīng)根據(jù)等強(qiáng)度原則優(yōu)化結(jié)構(gòu)，進(jìn)行有限元計算和分析，使結(jié)構(gòu)設(shè)計達(dá)到合理的結(jié)構(gòu)和應(yīng)力分布，達(dá)到節(jié)約的目的。金屬材料和輕質(zhì)材料。焊接構(gòu)架結(jié)構(gòu)，特別是接頭結(jié)構(gòu)，應(yīng)不斷研究和完善。焊接技術(shù)和加工技術(shù)也應(yīng)不斷完善，盡量降低應(yīng)力集中和應(yīng)力敏感部件，確保焊接質(zhì)量和加工精度，軸距，對角線，二次懸架，制動系統(tǒng)，安裝幾何尺寸滿足設(shè)計圖紙精度要求，使構(gòu)架的應(yīng)力達(dá)到良好和最長的使用壽命。為了滿足高速轉(zhuǎn)向架開發(fā)的要求，必須繼續(xù)研究開發(fā)構(gòu)架材料。3.2.1輪對輪車輪組的質(zhì)量屬于轉(zhuǎn)向架的未懸掛質(zhì)量，對降低高速卡車車輪和導(dǎo)軌之間的力更為嚴(yán)格。因此，國外高速貨車輪組一般選擇輕輪套，如中軸、輕輪、小輪直徑輪，并選擇鋁合金軸箱，以盡量減少未懸掛質(zhì)量。近10年來，為了開發(fā)時速200公里及以上的轉(zhuǎn)向架，為未來高速車輪開發(fā)了中軸、輕輪、鑄鋁軸箱和鑄鋁齒輪箱等輕型輪組部件。為軸箱裝置的發(fā)展奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。為適應(yīng)高速轉(zhuǎn)向架技術(shù)發(fā)展的需要，在此期間，在LM磨擦胎面的基礎(chǔ)上開發(fā)了HLM高速磨擦胎面，并進(jìn)一步發(fā)展了LMa高速磨擦胎面。Cw-300和sw-300轉(zhuǎn)向架。軸承一般為進(jìn)口滾動軸承，如SKF自密封錐輥軸承.因此，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上經(jīng)過一段時間的試驗和改進(jìn)后，高速轉(zhuǎn)向架中使用的輪式軸箱裝置將進(jìn)一步向輕型方向發(fā)展。輪組通常由軸、輪中心和輪轂組成。高速卡車車輛通常使用整體車輪，因此車輪中心和輪轂之間沒有區(qū)別。此外，高速卡車車輪對也有動力輪對和非動力輪對，動力輪對通常配備牽引齒輪箱。輪組的主要功能是:(1）承擔(dān)所有的載荷和沖擊;（2）牽引或制動力通過粘軌產(chǎn)生;為了減少未懸掛的質(zhì)量，設(shè)計采用30CrMoA空心軸。孔徑130mm，內(nèi)孔直徑60mm。內(nèi)部孔需要超聲波缺陷檢測和擠出加固。由于汽車轉(zhuǎn)向架使用車輪制動器，其兩個鍛造鋼制制動盤必須對稱地安裝在輻條的兩側(cè)。高速車輛的直輻車輪需要重新開發(fā).、機(jī)械性能、缺陷檢測、胎面形狀、注油槽、殘余應(yīng)力等特殊技術(shù)要求。列車車輪直輻板的形狀經(jīng)過優(yōu)化，使其具有可變截面，并均勻地排列了直徑為27mm的12個孔，以連接兩側(cè)的制動盤，以確保摩擦面的完整性。設(shè)計車輪直徑860mm，磨損控制在790mm，LMa磨損型胎面。3.2.2軸箱懸掛輪車輪組的質(zhì)量屬于轉(zhuǎn)向架的未懸掛質(zhì)量，對降低高速卡車車輪和導(dǎo)軌之間的力更為嚴(yán)格。因此，國外高速貨車一般選擇輕輪對，如空心軸、輕輪、小車輪直徑.無懸掛質(zhì)量直接影響車輛動態(tài)性能和輪軌力，尤其是在高速行駛時。因此，應(yīng)盡量采用輕軸箱定位方法?？ㄜ囖D(zhuǎn)向架的垂直懸架參數(shù)受耦合器的高度和極限約束，其垂直偏轉(zhuǎn)也相應(yīng)受到約束。高速卡車轉(zhuǎn)向架采用不同形式的車軸箱彈性懸架。法國TGV、瑞士SIG和日本車軸箱的定位主要基于回轉(zhuǎn)臂定位，而德國一般采用單頂彈簧和單拉板定位。或?qū)ΨQ雙彈簧加橡膠樁定位。車軸箱的定位方法應(yīng)根據(jù)國情、使用和線路條件確定。然而，在選擇定位方法時，應(yīng)盡量采用靈活的定位，在保證車輪和導(dǎo)軌穩(wěn)定性的前提下，盡可能減少車輪和導(dǎo)軌之間的磨損。同時，盡量采用無磨損、方便的定位方法。高速卡車轉(zhuǎn)向架應(yīng)盡可能降低輪軌噪音.轉(zhuǎn)向架軸箱定位裝置的結(jié)構(gòu)主要包括以下形式：干式摩擦導(dǎo)桿定位、油缸定位、拉板定位、回轉(zhuǎn)臂定位和橡膠彈簧定位。根據(jù)近10年來卡車轉(zhuǎn)向架發(fā)展的經(jīng)驗，車軸箱頂部的雙輥單圓彈簧加上單向垂直液壓減震器以及臂軸箱的彈性定位，是未來將開發(fā)的裝置和車軸箱定位方法。一系列彈簧懸架的靜態(tài)偏轉(zhuǎn)一般在60m-80mm之間，甚至高達(dá)100mm之間選擇;單向垂直液壓減震器的阻尼系數(shù)可在5kNμs/m-15knμs/m之間選擇;箱體的縱向和橫向定位剛度一般為2：1，即：縱向定位剛度是橫向定位剛度的兩倍，這不僅有利于線性操作的穩(wěn)定性，而且有利于曲線通過的性能。對于電動汽車和拖車轉(zhuǎn)向架，一系列定位幾何參數(shù)是臨界速度的關(guān)鍵參數(shù)。其中，整體軸箱臂長度、臂關(guān)節(jié)高度和臂關(guān)節(jié)剛度參數(shù)優(yōu)化較為顯著。從表2-1可以看出，隨著臂長度的增加，轉(zhuǎn)向架的臨界速度逐漸降低，臂的短時臨界速度也相應(yīng)增加。方向剛度的影響為500mm。表2-1轉(zhuǎn)臂長度變化對臨界速度的影響轉(zhuǎn)臂長度/mm400450500550600臨界速度/km·h-1330325320310300轉(zhuǎn)臂節(jié)點高度高出或低于軸箱體中心時計算所得的臨界速度值?？梢钥闯鲭S著節(jié)點高出車軸中心線越大，則臨界速度越高，但同時節(jié)點過高也易于對一系垂向增加附加剛度值，故一般選取在自重下高出車軸中心線8-12mm，可實現(xiàn)較高的臨界速度。表3-2轉(zhuǎn)臂節(jié)點高度對臨界速度的影響節(jié)點高度/mm-15-10-505105臨界速度/km·h-1300305310320325330335回轉(zhuǎn)箱定位具有以下優(yōu)點:(1）箱體與車架之間沒有自由間隙，無滑動部件，無摩擦和磨損;（2）零件少，拆卸維護(hù)方便;（3）軸箱的上、下、左、右、后定位剛度可單獨設(shè)置，可更容易滿足轉(zhuǎn)向架懸架系統(tǒng)的最佳設(shè)計要求。換句話說，穩(wěn)定的高速駕駛性能和良好的曲線通過性能可以保證，同時確保良好的駕駛舒適性?；谏鲜龇治?，本文設(shè)計的轉(zhuǎn)向架將采用動臂定位方法，包括動臂、軸箱頂部的雙輥單輪彈簧、垂直液壓減震器和起重裝置。M，旋轉(zhuǎn)臂座由錐形銷套和橡膠套連接。橫向定位剛度為5.49mn/m，縱向定位剛度為10MN/m。圖3-3軸箱定位裝置

3.3二系懸掛裝置設(shè)計該結(jié)構(gòu)考慮了無載荷和重載條件下的負(fù)載變化、限制和耦合器高度限制。在空載和重型車輛條件下，轉(zhuǎn)向架的總垂直偏轉(zhuǎn)和垂直偏轉(zhuǎn)之間的差異是有限的。僅依靠中央懸架。目前，高速貨車轉(zhuǎn)向架的中央懸架基本采用空氣彈簧和應(yīng)急彈簧系列?？諝鈴椈芍畏ǚ譃閮牲c支撐、三點支撐和四點支撐。歐洲國家一般采用兩點或三點支持，但由于歐盟UIC對抗?jié)L動指標(biāo)有嚴(yán)格的要求，必須設(shè)置抗?jié)L動扭轉(zhuǎn)桿。在日本，使用四點支持模型。如果空氣彈簧跨度足夠大，則無法添加防滾動扭轉(zhuǎn)桿。歐洲國家有兩個系列的垂直液壓減震器，而日本則采用非線性阻尼特性來取代兩個系列的垂直液壓減震器。缺點是垂直穩(wěn)定性隨激勵頻率而變化。更敏感隨著車速的提高，對車輛的穩(wěn)定性提出了新的要求。對穩(wěn)定性最敏感的因素是二次剛度值。大量的理論研究和試驗證明，雙系統(tǒng)剛度的垂直和橫向自然頻率應(yīng)盡可能保持在1Hz左右。振動器結(jié)構(gòu)可以大大降低輔助系統(tǒng)的橫向剛度，但轉(zhuǎn)向架的重量和易動部件的增加是由振動器結(jié)構(gòu)引起的。在減輕重量的同時，應(yīng)盡可能降低高速卡車轉(zhuǎn)向架的二次剛度。它們應(yīng)采用一種沒有擺動桌、MATS和無磨損部件的結(jié)構(gòu)。根據(jù)國外高速貨車轉(zhuǎn)向架的發(fā)展經(jīng)驗和近10年來我國鐵路貨車轉(zhuǎn)向架的發(fā)展趨勢，根據(jù)無枕結(jié)構(gòu)和氣彈彈簧懸架，選擇時速200公里及以上的兩系高速貨車轉(zhuǎn)向架。對于非枕架轉(zhuǎn)向架，車輛車身重量直接對空氣彈簧、空氣彈簧的彈性特性，尤其是橫向特性要求高。所選空氣彈簧的有效直徑為580mm，最大外徑為750mm，工作高度為210mm。圖3-4空氣彈簧為了約束高速車輛，在車身和轉(zhuǎn)向架之間安裝了防蛇阻尼裝置。除了一對水平和垂直減震器和空氣彈簧外，中央懸架還擁有自己的高度調(diào)節(jié)器和防輥扭轉(zhuǎn)桿。高度控制閥的主要功能和要求是在不同的載荷下保持車體與軌道表面之間的一定高度。當(dāng)以直線行駛時，車輛在正常振動條件下不會進(jìn)入或排氣，而車身在通過曲線時會傾斜。此時，兩側(cè)的高度控制閥分別產(chǎn)生將進(jìn)氣和排氣，以減少車輛的傾斜。在第二系統(tǒng)懸架采用大偏轉(zhuǎn)空氣彈簧后，雖然實現(xiàn)了車輛的垂直性能，但也帶來了一個比較大的問題，即減少車輥剛度是由于減少車輛卷剛度。車輛的符合系數(shù)和傾斜角度將顯著增加。這不僅影響了車輛的平穩(wěn)運行和裝載貨物的舒適性，而且?guī)砹藝?yán)重的安全隱患。為了解決這個問題，在轉(zhuǎn)向架懸架系統(tǒng)中，大多安裝了一套防滾動扭轉(zhuǎn)桿。該裝置不影響車輛的垂直、偏航、點頭、搖動和浮動，只抑制車輛的滾動振動。防滾動扭轉(zhuǎn)桿彈簧是一種彈簧，利用金屬彈性棒在扭矩作用下產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，提供抗扭和抗扭矩效果。1-連桿；2-扭桿臂；3-扭桿軸圖2-5抗側(cè)滾裝置結(jié)構(gòu)1-扭桿軸；2-扭轉(zhuǎn)臂；3-支撐座；4-橡膠支撐球鉸；5-金屬關(guān)節(jié)軸承；6-垂向連桿圖3-6抗側(cè)滾扭桿系統(tǒng)牽引拉桿是傳遞車體與轉(zhuǎn)向架之間縱向載荷的主要承載結(jié)構(gòu)，無搖枕轉(zhuǎn)向架的牽引拉桿方式主要有Z形雙拉桿和單拉桿兩大類型，表2-3為兩種方式的優(yōu)缺點對比。表3-3兩種牽引拉桿方式的比較牽引拉桿方式優(yōu)點缺點Z形雙拉桿落車作業(yè)簡單結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占用空間大，重量大單拉桿結(jié)構(gòu)簡單，占用空間小，重量輕落車作業(yè)復(fù)雜通過相比之下，本設(shè)計中選擇的牽引裝置主要由牽引座（中心銷）和安裝在轉(zhuǎn)向架中間的牽引桿組成。一端連接到轉(zhuǎn)向架梁的中間，另一端連接到從車輛底盤伸出的安裝座椅。它在轉(zhuǎn)向架和車身之間傳輸縱向力（包括牽引力和制動力）。牽引桿的末端配有橡膠接頭襯套，以吸收振動。

3.4驅(qū)動裝置計算選取所謂驅(qū)動裝置，實際上是指將最終機(jī)車或機(jī)動車傳動系統(tǒng)的能量有效轉(zhuǎn)移到輪式執(zhí)行裝置上。對于電動傳動機(jī)車或機(jī)動車輛，驅(qū)動裝置主要由牽引電機(jī)、聯(lián)軸器、齒輪箱、齒輪箱等部件的懸架、懸掛電機(jī)機(jī)架結(jié)構(gòu)、電機(jī)輸出扭矩組成。鼓齒輪聯(lián)軸，齒輪箱到齒輪箱驅(qū)動輪上，實現(xiàn)其功能與最小的安裝空間。基本工作阻力根據(jù)公式（3-1）根據(jù)經(jīng)驗計算：(3-1)式中：w—貨車單位運行基本阻力，N/kN；v—貨車運行速度，km·h-1。牽引總功率按式（3-2）計算：(3-2)式中：M—貨車編組重量，t；a—剩余加速度；g—重力加速度，取9.81m/s2；—功率傳遞總效率，按0.7估算。貨車編組按4動4拖進(jìn)行編組，動車質(zhì)量按60t計算，拖車質(zhì)量按45t計算，編組總質(zhì)量為420t。每輛動車有4個牽引電機(jī)，則每臺電機(jī)所需功率按式（3-3）計算：(3-3)計算得到單位運行基本阻力為7.34N/kN，牽引總功率3400kW,估算出每臺電機(jī)所需功率212kW，實際選取電機(jī)功率要比估算功率稍大，則選取電機(jī)功率宜為250kW。3.5基礎(chǔ)制動裝置設(shè)計汽車轉(zhuǎn)向架配有懸架電機(jī)和齒輪傳動系統(tǒng)，并采用盤式制動裝置。每個車輪都有一套制動器。為了使轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)緊湊，在車輪內(nèi)設(shè)置圓盤成形和移動單元。機(jī)動車輛的制動盤由兩個鍛造鋼盤組成，分別安裝在直輻輪兩側(cè)，制動盤直徑為720mm。在按下滾輪之前，必須設(shè)置內(nèi)部磁盤。為確保制動盤和車輪之間的可靠連接，使用12M25反沖頭螺栓和可靠的鎖緊螺母將兩個制動盤固定在車輪的輻條上。安裝制動盤時，必須使用某些工具來確保內(nèi)盤和外盤與車輪之間的同心度，以便車輪對的動態(tài)不平衡值盡可能小，以減少動態(tài)負(fù)載影響。（a）制動裝置主視圖（b）制動裝置俯視圖圖3-7單元制動裝置盤式制動器是幾乎所有卡車使用的基本制動器。主要原因是：（1）盤式制動裝置可替代制動蹄在車輪胎面上的摩擦力，對車輪無熱影響，減少車輪磨損，延長車輪使用壽命。尤其對于有橡膠彈性輪的車輛，只能使用盤式制動器。2盤式制動器具有良好的散熱性能、穩(wěn)定的摩擦系數(shù)和相對穩(wěn)定的制動力。同時，其熱容量使其具有更高的制動力。（3）制動盤和制動片材料可以自由選擇，使摩擦對具有最佳的制動參數(shù)，獲得高穩(wěn)定的摩擦系數(shù)。因此，可以降低制動盤壓力，減小制動缸和制動桿的尺寸，降低制動裝置的質(zhì)量。盤式制動器使用時經(jīng)濟(jì)。一般來說，盤式制動盤片面積大于制動盤面積，壓縮應(yīng)力小，磨損率小。（5）用盤式制動器更換胎面制動器后，彈簧死重量增加，車輪和導(dǎo)軌之間的粘附系數(shù)降低。以下是轉(zhuǎn)向架的一些基本技術(shù)參數(shù)和轉(zhuǎn)向架的總體設(shè)計。表3-4轉(zhuǎn)向架主要技術(shù)參數(shù)運營速度/km·h-1200最高試驗速度/km·h-1250軌距/mm1435空氣彈簧橫向跨距/mm2000固定軸距/mm2500車輪直徑/mm860(全磨耗790)軸重/t30軸箱定位方式轉(zhuǎn)臂式定位輪對型式輕型車輪加空心車軸轉(zhuǎn)向架牽引型式單拉桿轉(zhuǎn)向架自重/t約7.3限界機(jī)車車輛限界/高速機(jī)車車輛限界3.6本章小結(jié)本章主要對動力轉(zhuǎn)向架主要部件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析與選型，包括輪對軸箱裝置、彈性懸掛裝置、構(gòu)架、基礎(chǔ)制動裝置及驅(qū)動裝置。在設(shè)計要求下很好的完成了設(shè)計任務(wù)，體現(xiàn)了貨車轉(zhuǎn)向架快速靈活、簡單可靠的特點，基本滿足滿足基本載貨承載能力、轉(zhuǎn)向、時速工況下的運行穩(wěn)定性，更滿足結(jié)構(gòu)簡單可靠、拆裝維修方便的要求。

強(qiáng)度計算4.1載荷工況計算此設(shè)計中的元素類型是外殼元素。殼體元件用于薄板或曲面模型。分析的基本原理是，每個板的主要尺寸不小于其厚度的十倍。此處實際常量的設(shè)置是指板厚度的設(shè)置和彈簧元件的方向。選擇SHELL63板和殼體元件模型，然后設(shè)置結(jié)構(gòu)每個部分的厚度。材質(zhì)屬性設(shè)置獨立于幾何模型，如彈性模量、泊水相比和密度。結(jié)構(gòu)材料的機(jī)械參數(shù)：彈性模量：泊松比：密度輸入根據(jù)TB/t2368-2005功率轉(zhuǎn)向架機(jī)架強(qiáng)度測試方法，前兩部分的強(qiáng)度測試是異常負(fù)載靜態(tài)強(qiáng)度試驗。實驗的這一部分的目的是驗證操作期間可能發(fā)生的最大負(fù)載的綜合效果。轉(zhuǎn)向架框架無永久變形危險，并模擬了主工作負(fù)荷的靜態(tài)強(qiáng)度測試。這部分測試的目的是驗證在操作過程中發(fā)生的主載荷（垂直、橫向和軌道變形）的聯(lián)合行動下，轉(zhuǎn)向架框架沒有疲勞開裂的風(fēng)險。4.2超常載荷工況下的計算載荷4.2.1垂向試驗載荷根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，超常載荷下構(gòu)架每側(cè)垂向載荷按式（4-1）計算。（4-1）式中：、—轉(zhuǎn)向架兩側(cè)的垂直試驗載荷，N；g—重力加速度，取9.81m/s2；—轉(zhuǎn)向架數(shù)—整備狀態(tài)下的空車質(zhì)量，kg；—轉(zhuǎn)向架質(zhì)量，kg；—超長商用載荷，包括：a)每個座位（臥鋪車為每個床位）1名，質(zhì)量為80kg，b)每平方米走廊、進(jìn)出口和公務(wù)間4名，c)每平方米行李間載重300kg。4.2.2橫向試驗載荷超常載荷下構(gòu)架橫向載荷按式（4-2）計算：（4-2）式中：—橫向試驗載荷，N；—每轉(zhuǎn)向架上的輪對數(shù)。4.2.3扭曲試驗載荷對于貨車轉(zhuǎn)向架，當(dāng)轉(zhuǎn)向架裝有懸掛裝置時，轉(zhuǎn)向架構(gòu)架承受的扭曲載荷為線路最大扭曲的10‰。4.3正常運營載荷工況下的計算載荷4.3.1垂向載荷根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，正常載荷下構(gòu)架每側(cè)垂向載荷和按表4-1計算，其中：（4-3）式中：—模擬運營載荷工況作用在每個轉(zhuǎn)向架上的基本垂向力，N；—模擬運營商用載荷，包括：a)每個座位（臥鋪車為每個床位）1名，質(zhì)量為80kg，b)每平方米走廊、進(jìn)出口和公務(wù)間2名，c)每平方米行李間載重300kg。4.3.2橫向載荷正常載荷下構(gòu)架橫向載荷按式（4-4）計算。（4-4）4.3.3扭曲載荷對于轉(zhuǎn)向架，轉(zhuǎn)向架上的扭轉(zhuǎn)負(fù)載為最大線變形的5°。安裝牽引電機(jī)和齒輪箱后，可對轉(zhuǎn)向架施加不同的負(fù)載組合。其中：由車身垂直運動（浮動）引起的垂直力的動態(tài)變化，以垂直力的百分比表示;車身滾動運動引起的垂直力的動態(tài)變化以FZ表示，以垂直力的百分比表示（在正常工作條件下，移動性為0.1，移動性為0.2）。這合并為13個工作負(fù)載條件。表4-113種組合的載荷工況計算公式載荷工況垂向力橫向載荷縱向載荷扭曲載荷左側(cè)梁右側(cè)梁01FzFz00002（1+α-β）Fz（1-α-β）Fz00003（1+α-β）Fz（1-α-β）FzFY0004（1+α+β）Fz（1-α+β）Fz00005（1+α+β）Fz（1-α+β）FzFY0006（1