1、城市軌道交通車(chē)輛構(gòu)造,主講 楊明明 E-mail ,1,項(xiàng)目二 車(chē)體,任務(wù)一 車(chē)體的結(jié)構(gòu) 任務(wù)二 鋁合金車(chē)體 任務(wù)三 不銹鋼車(chē)體,重難點(diǎn)： 1.車(chē)體的分類(lèi)與結(jié)構(gòu)組成； 2.車(chē)體的基本特征； 3.鋁合金車(chē)體的優(yōu)點(diǎn)； 4.鋁合金車(chē)體的架車(chē)作業(yè)； 5.鋁合金車(chē)體的結(jié)構(gòu)； 6.不銹鋼車(chē)體的優(yōu)點(diǎn)； 7.不銹鋼車(chē)體的結(jié)構(gòu)； 8.不銹鋼車(chē)體與鋁合金車(chē)體的優(yōu)缺點(diǎn)。,項(xiàng)目二 車(chē)體,1.按使用主要材料可分為普通碳素鋼車(chē)體、鋁合金車(chē)體和不銹鋼車(chē)體三種。 2.按照車(chē)體結(jié)構(gòu)有無(wú)駕駛室，可分為帶駕駛室車(chē)體和無(wú)駕駛室車(chē)體兩種。 3.按照車(chē)體尺寸可分為A型車(chē)車(chē)體、B型車(chē)車(chē)體和C型車(chē)車(chē)體。 4.按照車(chē)體結(jié)構(gòu)工藝不同可分為一體化

2、結(jié)構(gòu)和模塊化結(jié)構(gòu)。,一、車(chē)體的類(lèi)型,任務(wù)一 車(chē)體的結(jié)構(gòu),1.車(chē)體特征 （1）城軌車(chē)輛一般為電動(dòng)車(chē)組。 （2）車(chē)內(nèi)設(shè)置的座位數(shù)量少、車(chē)門(mén)數(shù)量多且開(kāi)度大，服務(wù)于乘客的車(chē)內(nèi)設(shè)備簡(jiǎn)單。 （3）重量、軸重小。 （4）車(chē)輛輕量化。 （5）防火設(shè)計(jì)。 （6）對(duì)車(chē)輛的隔音和降噪有嚴(yán)格要求。 （7）用于城市內(nèi)交通，車(chē)輛外觀造型和色彩必須考慮城市文化、環(huán)境美化，與城市景觀相協(xié)調(diào)。,二、車(chē)體的基本特征與結(jié)構(gòu),任務(wù)一 車(chē)體的結(jié)構(gòu),2.車(chē)體的結(jié)構(gòu)形式 按照車(chē)體結(jié)構(gòu)承受載荷的方式不同，車(chē)體可分為底架承載結(jié)構(gòu)、側(cè)墻和底架共同承載結(jié)構(gòu)和整體承載結(jié)構(gòu)三類(lèi)。,任務(wù)一 車(chē)體的結(jié)構(gòu),圖2-1 整體承載結(jié)構(gòu)車(chē)體,任務(wù)一 車(chē)體的結(jié)構(gòu),模

3、塊化車(chē)體結(jié)構(gòu) 模塊化車(chē)體設(shè)計(jì)是將整個(gè)車(chē)體分為若干個(gè)模塊，如圖2-2所示，在每個(gè)模塊的制造過(guò)程中完成整車(chē)需要的內(nèi)裝、布管與布線的預(yù)組裝(見(jiàn)圖2-3)并解決相互之間的接口問(wèn)題。各模塊完成后即可進(jìn)行整車(chē)組裝。每一模塊的結(jié)構(gòu)部分本身采用焊接，而各模塊之間的總成采用機(jī)械連接，如圖2-4所示。,任務(wù)一 車(chē)體的結(jié)構(gòu),任務(wù)一 車(chē)體的結(jié)構(gòu),圖2-2 車(chē)體模塊組成 1-底架模塊；2-側(cè)墻模塊；3-端部模塊；4-車(chē)頂模塊；5-牽引梁模塊；6-枕梁模塊,任務(wù)一 車(chē)體的結(jié)構(gòu),圖2-3車(chē)頂模塊 l-頂板吊架；2-頂板槽梁；3-空調(diào)風(fēng)道；4-隔音、隔熱材料；5-內(nèi)部裝飾；6-燈帶；7-出風(fēng)；8-頂板懸掛,任務(wù)一 車(chē)體的結(jié)構(gòu)

4、,圖2-4模塊化車(chē)體組成 1-車(chē)頂模塊；2-螺栓；3-側(cè)墻模塊；4-底架模塊,模塊化結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn) 容易保證整車(chē)質(zhì)量； 有利于國(guó)產(chǎn)化的實(shí)施； 可以改善勞動(dòng)條件，降低施工難度，可以減少工裝設(shè)備，簡(jiǎn)化施工程序，提高勞動(dòng)效率，降低生產(chǎn)成本； 維修方便。,任務(wù)一 車(chē)體的結(jié)構(gòu),模塊化結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn) 容易保證整車(chē)質(zhì)量； 有利于國(guó)產(chǎn)化的實(shí)施； 可以改善勞動(dòng)條件，降低施工難度，可以減少工裝設(shè)備，簡(jiǎn)化施工程序，提高勞動(dòng)效率，降低生產(chǎn)成本； 維修方便。,任務(wù)一 車(chē)體的結(jié)構(gòu),模塊化結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn) 模塊化結(jié)構(gòu)的個(gè)別部件(如司機(jī)室框架)采用了部分鋼材制造，各部件之間又采用了鋼制螺栓連接，所以車(chē)體自重要比全焊結(jié)構(gòu)稍重； 為保證隔熱、

5、隔聲性能，組裝后，內(nèi)部需噴涂隔聲阻尼漿和安裝玻璃棉或其他隔熱、隔聲材料； 車(chē)體結(jié)構(gòu)在使用中僅對(duì)表面涂裝進(jìn)行必要的維修，在正常工況下可以滿足使用壽命30年的要求。,任務(wù)一 車(chē)體的結(jié)構(gòu),圖2-5 車(chē)體的一般結(jié)構(gòu)形式 1緩沖梁(端梁)；2枕梁；3小橫梁；4大橫梁；5中梁；6倒梁；7門(mén)柱；8側(cè)立柱；9上側(cè)梁；10角柱；11車(chē)頂彎梁；12頂端彎梁；13端立柱；14端斜撐,任務(wù)一 車(chē)體的結(jié)構(gòu),圖2-6 車(chē)體結(jié)構(gòu)三維圖,任務(wù)一 車(chē)體的結(jié)構(gòu),（1）底架 底架是車(chē)體中一個(gè)重要的部件。主要作用是承受車(chē)體上部載荷并傳遞給整個(gè)車(chē)體；承受因各種原因而引起的橫向力和走行部傳來(lái)的各種振動(dòng)和沖擊； 底架中部斷面較大并沿其縱向

6、中心線貫通全車(chē)的梁稱為中梁，它是底架的骨干。底架兩側(cè)邊沿的縱向梁稱為側(cè)梁，側(cè)墻固定其上。底架兩端部的橫向梁稱緩沖梁(或稱為端梁)，端墻固定其上。在轉(zhuǎn)向架的支承處設(shè)有枕梁，為橫向梁中斷面最大的梁。在兩枕梁之間設(shè)有兩根以上的大橫梁。為了吊掛設(shè)備，鋪設(shè)地板，底架上還設(shè)有若干小橫梁和縱向輔助梁，同時(shí)達(dá)到了增強(qiáng)底架強(qiáng)度和剛度的目的，其中，中梁和枕梁承擔(dān)載荷最大，因而最為重要。,任務(wù)一 車(chē)體的結(jié)構(gòu),（2）側(cè)墻和端墻 側(cè)墻與底架、車(chē)頂連接在一起，共同承受和傳遞來(lái)自車(chē)體的載荷。側(cè)墻由桿件、墻板和門(mén)窗組成。 端墻安裝在客室的兩端頭，起作用是連接客室車(chē)體和貫通道的聯(lián)結(jié)體。端墻結(jié)構(gòu)與側(cè)墻基本相同，除端梁外，還設(shè)有角

7、柱、端立柱、上端梁和墻板等。 （3）車(chē)頂 車(chē)頂結(jié)構(gòu)包括車(chē)頂彎梁、車(chē)頂橫梁、車(chē)頂端彎梁及車(chē)頂板等。,任務(wù)一 車(chē)體的結(jié)構(gòu),任務(wù)一 車(chē)體的結(jié)構(gòu),三、基本參數(shù) 分別以A型車(chē)和B型車(chē)舉例來(lái)說(shuō)明車(chē)體的基本參數(shù)，具體參數(shù)見(jiàn)表2-1、表2-2所示。,表2-1 上海地鐵1、2號(hào)線車(chē)輛車(chē)體規(guī)格,表2-2 天津?yàn)I海輕軌車(chē)輛車(chē)體規(guī)格,任務(wù)一 車(chē)體的結(jié)構(gòu),任務(wù)二 鋁合金車(chē)體,1.質(zhì)輕，更容易實(shí)現(xiàn)車(chē)體的輕量化。 2.強(qiáng)度好。純鋁的抗拉強(qiáng)度約為80 MN/m2，是低碳鋼的1/5。3.耐蝕性能好。鋁合金的特性之一是接觸空氣時(shí)表面會(huì)形成一層致密的氧化膜，這層膜能防止腐蝕，所以耐蝕性能好。4.加工性能好。車(chē)輛用型材擠壓性能好，二

8、次機(jī)加工、彎曲加工也較容易。 5.易于再生。鋁的熔點(diǎn)低(660C)，再生簡(jiǎn)單。在廢棄處理時(shí)也無(wú)公害，有利于環(huán)保，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。 目前，鋁合金車(chē)體主要使用5000系列、6000系列、7000系列的鋁合金。3個(gè)系列鋁合金材料的特性及用途見(jiàn)表。,一、鋁合金的材料特性,表2-3 城市軌道交通車(chē)輛常用鋁合金材料的特性與用途,任務(wù)二 鋁合金車(chē)體,鋁合金車(chē)體具有如下優(yōu)點(diǎn)： 1能大幅度降低車(chē)輛自重，在車(chē)輛長(zhǎng)度相同的條件下，與碳素鋼車(chē)體相比，鋁合金車(chē)體的自重降低大約30%35%，強(qiáng)度重量比約為碳素鋼車(chē)體的2倍。碳素鋼車(chē)體、不銹鋼車(chē)體、鋁合金車(chē)體的重量之比約為10：8：6。 2具有較小的密度及楊氏模量，所以

9、鋁合金對(duì)沖擊載荷有較高能量吸收能力，可降低振動(dòng)，減少噪聲。 3可運(yùn)用大型中空擠壓型材進(jìn)行氣密性設(shè)計(jì)，提高車(chē)輛密封性能，提高乘坐舒適性。 4采用大型中空擠壓型材制造的板塊式結(jié)構(gòu)，可減少連接件的數(shù)量和重量。 5減少維修費(fèi)用，延長(zhǎng)使用壽命。,二、鋁合金車(chē)體的特點(diǎn),任務(wù)二 鋁合金車(chē)體,按不同的修程規(guī)定其架車(chē)點(diǎn)，架車(chē)點(diǎn)如圖2-7所示。 1.整車(chē)架起(帶轉(zhuǎn)向架)頂車(chē)點(diǎn)號(hào)為：3、4、5、6 2.無(wú)轉(zhuǎn)向架架車(chē)的頂車(chē)點(diǎn)號(hào)可為：1、2、7、8或1、2、5、6或3、4、7、8或3、4、5、6，亦可用三點(diǎn)架車(chē)，其頂點(diǎn)號(hào)為：l、2、10或3、4、10或7、8、9或5、6、9。,三、鋁合金車(chē)體架車(chē)作業(yè),任務(wù)二 鋁合金車(chē)體

10、,任務(wù)二 鋁合金車(chē)體,圖2-7 上海地鐵車(chē)輛A型車(chē)架車(chē)點(diǎn)（尺寸單位：mm）,圖2-8所示為深圳地鐵7號(hào)線車(chē)輛鋁合金的鼓形斷面，鼓形斷面可以使車(chē)輛在圓形隧道內(nèi)獲得最大截面積(或稱之為充塞比)，增大車(chē)內(nèi)空間，另一方面有利于提高車(chē)輛在圓形隧道內(nèi)的活塞效應(yīng)，加強(qiáng)隧道的自然通風(fēng)能力。車(chē)體由底架、側(cè)墻、車(chē)頂、端墻和司機(jī)室等預(yù)先裝配好的模塊組成，車(chē)體總裝配時(shí)，用螺栓將這些預(yù)裝配好的模塊按順序聯(lián)結(jié)在一起。,四、鋁合金車(chē)體結(jié)構(gòu),任務(wù)二 鋁合金車(chē)體,圖2-8 車(chē)體斷面圖,任務(wù)二 鋁合金車(chē)體,1.底架 （1）組成 底架是車(chē)體的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，底架結(jié)構(gòu)模塊采用大斷面鋁合金擠壓型材焊接結(jié)構(gòu)，由地板、邊梁、牽枕緩、端梁等組成。

11、 （2）作用 承受車(chē)體上部載荷以及因各種原因而引起的橫向力和走行部傳遞來(lái)的各種振動(dòng)和沖擊，并傳遞列車(chē)的牽引力和制動(dòng)力； 底架上的主橫梁用于走行部的連接并傳遞其載荷； 牽引梁用于安裝車(chē)輛的車(chē)鉤緩沖器，用來(lái)傳遞車(chē)輛間的牽引力和制動(dòng)力。,任務(wù)二 鋁合金車(chē)體,（3）防撞設(shè)計(jì) 車(chē)體底架的前端設(shè)有能量耗散區(qū)，其上開(kāi)有數(shù)排橢圓孔，當(dāng)車(chē)輛受到迎面意外撞擊時(shí)，它能產(chǎn)生較大的塑性變形，吸收縱向沖擊能量，起到保護(hù)司機(jī)、乘客和車(chē)體的作用。 2.側(cè)墻 （1）組成 側(cè)墻鋁合金結(jié)構(gòu)采用分塊結(jié)構(gòu)。 （2）作用 側(cè)墻是決定車(chē)體高度的重要部件，側(cè)墻與底架、車(chē)頂連接在一起，共同承受和傳遞來(lái)自車(chē)體的載荷。,任務(wù)二 鋁合金車(chē)體,3.車(chē)

12、頂 車(chē)頂結(jié)構(gòu)由車(chē)頂側(cè)梁 (左和右)、車(chē)頂板 (3 塊) 和 空調(diào)機(jī)組安裝槽 (2 塊)組成。 4.端墻 端墻采用的是鋁型材焊接結(jié)構(gòu)，端墻板采用攪拌摩擦焊接工藝和自動(dòng)焊工藝，鋁型材材料為6005A-T6。 5.Tc車(chē)前端 前端墻是由前端鋁結(jié)構(gòu)、玻璃鋼外罩組成的流線型前端。前端鋁結(jié)構(gòu)門(mén)立柱和門(mén)上橫梁為彎鋁型材焊接結(jié)構(gòu)，其它部分采用鋁板焊接結(jié)構(gòu)。,任務(wù)二 鋁合金車(chē)體,任務(wù)三 不銹鋼車(chē)體,用于不銹鋼車(chē)體的材料應(yīng)具有強(qiáng)應(yīng)力，焊接性、輥軋成形性、沖壓性等加工性能良好。符合上述條件的不銹鋼通常有兩種：奧氏體不銹鋼SUS301L、SUS304。 兩種不銹鋼的主要化學(xué)成分和機(jī)械性能如表2-4所示。,一、不銹鋼材

13、料的特性,表2-4 不銹鋼材料的主要化學(xué)成分（不包括鐵）（單位：%）,任務(wù)三 不銹鋼車(chē)體,任務(wù)三 不銹鋼車(chē)體,奧氏體不銹鋼SUS301L在進(jìn)行冷壓延加工時(shí)，如將加工量（也稱壓延率）的范圍控制在5%20%，可以得到不同等級(jí)的材料，SUS301L一般分為五個(gè)強(qiáng)度等級(jí)： 1.SUS301L-LT 2.SUS301L-DLT(1/4H) 3.SUS301L-ST(1/2H) 4.SUS301L-MT(3/4H) 5.SUS301L-HT(H),任務(wù)三 不銹鋼車(chē)體,1車(chē)頂 車(chē)頂由波紋頂板、車(chē)頂彎梁、車(chē)頂邊梁、側(cè)頂板、空調(diào)機(jī)組平臺(tái)等幾部分組成，車(chē)頂骨架幾何模型如圖2-9所示。,二、不銹鋼車(chē)體的結(jié)構(gòu),圖2-9 車(chē)頂骨架幾何模型,任務(wù)三 不銹鋼車(chē)體,2側(cè)墻 側(cè)墻骨架幾何模型如圖2-10所示。,圖2-10 側(cè)墻骨架幾何模型圖,任務(wù)三 不銹鋼車(chē)體,3端墻 端墻分端頂板，板材為SUS301L-DLT，門(mén)上立柱和補(bǔ)強(qiáng)梁材料均為強(qiáng)度等級(jí)最高的SUS301L-HT，門(mén)角處采用SUS301L-DLT，端墻的板、梁均采用點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)，骨架幾何模型如圖2-11所示。,圖2-11 端墻骨架幾何模型,任務(wù)三 不銹鋼車(chē)體,4底架 底架采用碳素鋼端底架與不銹鋼底架塞焊連接，主橫梁與邊梁利用過(guò)渡連接板實(shí)現(xiàn)點(diǎn)焊連接，底架邊梁采用4 mm SUS301L-HT材料，以提高底架的整體強(qiáng)度和剛度，底架鋼結(jié)構(gòu)