動(dòng)車組車輛構(gòu)造與設(shè)計(jì)核心知識(shí)點(diǎn)

1強(qiáng)度分析的目的

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

（2）分析結(jié)構(gòu)損壞原因，尋找改進(jìn)途徑

2強(qiáng)度計(jì)算的內(nèi)容

（1）受力分析

研究運(yùn)行過程中，零部件所承受的載荷及其組合。

（2）應(yīng)力計(jì)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(qiáng)度評(píng)價(jià)

確定評(píng)價(jià)強(qiáng)度、剛度和耐久性的方法和指標(biāo)，并進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3作用在車體上的載荷

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

特種載荷

4應(yīng)力計(jì)算方法有：解析法；有限元法

5強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法

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

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

損傷容限設(shè)計(jì);可靠性設(shè)計(jì);優(yōu)化設(shè)計(jì)

6車輛結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的類型

（1）車輛結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗(yàn)

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

和變形的觀點(diǎn)來評(píng)價(jià)車輛結(jié)構(gòu)的合理性。它主要包括：車輛靜強(qiáng)度試驗(yàn)；車輛動(dòng)強(qiáng)度試驗(yàn)；

車輛縱向沖擊強(qiáng)度試驗(yàn)；車輛零部件破壞強(qiáng)度試驗(yàn)。

（2）車輛動(dòng)力品質(zhì)試驗(yàn)

車輛動(dòng)力品質(zhì)試驗(yàn)主要測(cè)定車輛在運(yùn)用過程中與線路間的相互作用力，車輛振動(dòng)特性及車輛

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

輛特性參數(shù)測(cè)定試驗(yàn)。

（3）車輛結(jié)構(gòu)的可靠性和耐久性試驗(yàn)

車輛結(jié)構(gòu)的可靠性和耐久性試驗(yàn)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(shí)間規(guī)律性，確定結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度等。它主要包括：車輛及其構(gòu)件的振動(dòng)疲勞試驗(yàn)；車輛縱

向沖擊疲勞試驗(yàn)。

車輛強(qiáng)度試驗(yàn)?zāi)康募耙?/p>

試驗(yàn)?zāi)康?/p>

（1）鑒定車輛及其主要零部件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性等設(shè)計(jì)質(zhì)量

（2）檢驗(yàn)車輛及其主要零部件的制造質(zhì)量。

要求

⑴試驗(yàn)加載應(yīng)最大限度地模擬試件實(shí)際運(yùn)用時(shí)的受力狀態(tài)。

⑵試驗(yàn)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(yàn)對(duì)象的制造質(zhì)量應(yīng)具有代表性。其機(jī)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(qiáng)度試驗(yàn)類型

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

件疲勞試驗(yàn)

7車輛強(qiáng)度規(guī)范的特點(diǎn)和要求

車輛強(qiáng)度規(guī)范的特點(diǎn)：強(qiáng)制性；時(shí)效性；適用性

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

（2）強(qiáng)度規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定為三級(jí)載荷：使用載荷、試驗(yàn)載荷和設(shè)計(jì)載荷。

1設(shè)計(jì)任務(wù)書的內(nèi)容包括6項(xiàng)：

（1）產(chǎn)品用途（客運(yùn)/貨運(yùn)、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(dòng)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(jì)從設(shè)計(jì)的前后順序，一般可分為三個(gè)階段：

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

3車輛設(shè)計(jì)類型及設(shè)計(jì)內(nèi)容

動(dòng)車組設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括動(dòng)車組總體設(shè)計(jì)、總成設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)。

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

求；

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

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

1、國(guó)際上根據(jù)鐵路線路允許運(yùn)行的最高時(shí)速對(duì)列車作如下劃分：

?普通列車：最高運(yùn)行速度100-160km/h；

?快速列車:最高運(yùn)行速度160—200km/h；

?高速列車：最高運(yùn)行速度2200km/h?

高速鐵路一般指營(yíng)運(yùn)時(shí)速200公里以之鐵路系統(tǒng)。

2、（1）速度快，旅行時(shí)間短（2）客運(yùn)量大。（3）準(zhǔn)時(shí)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(dòng)車組：亦稱多動(dòng)力單元列車，是由動(dòng)車和拖車或全部動(dòng)車長(zhǎng)期固定聯(lián)掛在一起運(yùn)行的

鐵路列車。

4、1按牽引動(dòng)力的分布方式分

發(fā)動(dòng)機(jī)分布在不同的車輛上，稱為動(dòng)力分散動(dòng)車組。

發(fā)動(dòng)機(jī)集中在一兩個(gè)車輛上的動(dòng)車組，稱為動(dòng)力集中動(dòng)車組。

2按動(dòng)力裝置分

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

電力動(dòng)車組（EMU）：電動(dòng)車組按電流制又分為直流和交流兩種

3按服務(wù)對(duì)象分

?長(zhǎng)途高速電動(dòng)車組（國(guó)外的動(dòng)車組：日本新干線、德國(guó)IC臼型、

法國(guó)TGV、歐洲之星；中國(guó)大陸的動(dòng)車組：藍(lán)箭號(hào)、中華之星、中原之星、

長(zhǎng)白山號(hào)）

?城市軌道交通動(dòng)車組（地鐵、輕軌、獨(dú)軌、新交通動(dòng)車組等）

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

CRH3,CRH5o車次代號(hào)的首字母為"D"或"C"（分別是"動(dòng)"字或"城"字的拼音首字母簡(jiǎn)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(jí)別（營(yíng)運(yùn)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(jí)別（營(yíng)運(yùn)速度200km/h,最高

速度250km/h）

3.CRH3：北車唐山機(jī)車廠（聯(lián)合西門子）生產(chǎn)，原型ICE3。300公里級(jí)別（營(yíng)運(yùn)速度

330km/h,最高速度380km/h）。

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

型。200公里級(jí)別（營(yíng)運(yùn)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(dòng)車組、法國(guó)TGV動(dòng)車組、德國(guó)ICE動(dòng)車組

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

8動(dòng)車組車輛的主要技術(shù)特點(diǎn)：優(yōu)良的空氣動(dòng)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(dòng)技術(shù)、密接式車鉤緩沖裝置

9車輛方位規(guī)定；我國(guó)鐵路規(guī)定，在客貨車輛上以制動(dòng)缸活塞桿推出的方向?yàn)榈谝晃唬硪?/p>

端為第二位。手制動(dòng)機(jī)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(jī)車為兩臺(tái)三軸轉(zhuǎn)向架，動(dòng)軸為單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，如DF11。

BO-BO,表示機(jī)車為兩臺(tái)二軸轉(zhuǎn)向架，動(dòng)軸為單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，如DSS8。

BO-BO-Bo,表示機(jī)車為三臺(tái)二軸轉(zhuǎn)向架，動(dòng)軸為單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，如SS4。

2（BO-BO）,表示2節(jié)BO-BO型機(jī)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(yùn)量分

I級(jí)鐵路：在路網(wǎng)中起骨干作用，遠(yuǎn)期客貨運(yùn)量215Mt者-；

H級(jí)鐵路：在路網(wǎng)中起骨干作用或起聯(lián)絡(luò)作用，遠(yuǎn)期客貨運(yùn)量在7.5~15Mt之間者；

III級(jí)鐵路：為某一區(qū)域服務(wù)具有地區(qū)運(yùn)輸性質(zhì)的鐵路，遠(yuǎn)期客貨運(yùn)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(guó)目前的鋼軌標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度有12.5m和25m兩種。另外，有“無縫”鋼軌。

15輪對(duì):走行導(dǎo)向。

軸箱：降低摩擦阻力，化滾動(dòng)為平動(dòng)。

一系懸掛裝置：用以固定軸距，保持輪對(duì)正確位置，安裝軸承等。緩沖軸箱以上部

分的振動(dòng)，以減輕運(yùn)行中的動(dòng)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(dòng)裝置:是制動(dòng)機(jī)產(chǎn)生制動(dòng)力的部分。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置:將電能變成機(jī)械能轉(zhuǎn)矩，通過降低轉(zhuǎn)速，增大轉(zhuǎn)矩，將牽引電動(dòng)機(jī)的

功率傳給輪對(duì)。

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(duì)定位,即約束輪對(duì)與構(gòu)架

之間的相互位置。

隨著列車速度的進(jìn)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(diǎn)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(dòng)調(diào)中3、踏面磨耗沿寬

度方向比較均勻

17高速機(jī)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(qiáng)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(dòng)時(shí)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(qiáng)度被削弱，難以保證輪箍與輪心的配合強(qiáng)度。

18軸箱裝置類型

滑動(dòng)軸承軸箱

滾動(dòng)軸承軸箱：圓柱滾動(dòng)軸承軸箱（目前客車常用）；

圓錐滾動(dòng)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(duì)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(dòng)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(duì)開始向上包括輪對(duì)

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(dòng)

力作用?；上沦|(zhì)量越大，輪軌之間的動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(duì)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(dòng)臺(tái)、無搖動(dòng)臺(tái)、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(jì)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(shí)不需要開切口，可避免強(qiáng)度削弱，同時(shí)避免了構(gòu)架與軸箱間的摩擦副。近代干線

電力機(jī)車，尤其是高速電力機(jī)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(dòng)常見術(shù)語；

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

為

“制動(dòng)”。

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

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

“列

車制動(dòng)裝置”。通常包括基礎(chǔ)制動(dòng)裝置和制動(dòng)機(jī)兩部分。

4、“閘”：“制動(dòng)”與“制動(dòng)裝置”均簡(jiǎn)稱為“閘”，施行制動(dòng)既可簡(jiǎn)稱為“上閘”，亦

可簡(jiǎn)

稱為“下閘”，使制動(dòng)得到緩解簡(jiǎn)稱為“送閘”。

23制動(dòng)的意義；減速、停車保安全；提速、增重提效益

制動(dòng)的實(shí)質(zhì)是將列車動(dòng)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(shí)具備電氣制

動(dòng)和空氣制動(dòng)兩套制動(dòng)系統(tǒng)。

24電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置作用；實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生輪對(duì)驅(qū)動(dòng)力距。

（用高轉(zhuǎn)速、小扭矩的牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)低轉(zhuǎn)速、大阻力的動(dòng)軸）

組成；牽引電機(jī)、傳動(dòng)齒輪箱、電機(jī)懸掛裝置

通常把牽引電動(dòng)機(jī)在車上的安裝稱為電機(jī)懸掛。

25CRH1；5輛動(dòng)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(jī)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