混铁车转向架的设计与分析
浅谈动车组动车转向架的关键部件性能分析
浅谈动车组动车转向架的关键部件性能分析由于我国人口基数庞大, 经济也正处于上升发展期, 因此人们的生活水平与发达国家相比还有一定的差距。
而铁路客运的载客能力大、价格相对低廉,故而成为我国大陆地区最主要的旅客运输方式之一。
其中, 动车组转向架部件的性能在很大程度上决定了动车组运行的安稳性, 所以关于动车组转向架的性能分析尤为重要。
1 动车组及其转向架部件性能分析1 . 1 动车组的转向架部件发展分析20世纪50年代中期,我国针对火车的转向架开始进行设计。
其主要型号设计到了101、102以及103型等。
其大部分构架速度设计为1 00KM/H。
其主要运用于21型火车客车中。
但是,由于当时的技术条件落后,转向架也呈现出了结构复杂、运行能力较差和笨重的缺点。
2 0 世纪50年代末期,四方厂设计出了120KM/H 速度的202型号转向架。
这种转向架区别于之前的结构,采取铸钢H型的构架设计。
这种转向架同时也采用了闸瓦制动、两系螺旋弹簧悬挂、二系油压减震器以导柱式轴箱定位装置等。
随着我国高速列车理念的提出以及多次的火车提速,一大批高速客车转向架应运而生。
我国引入了动车组技术,开发除了C RH系列的动车组的非动力转向架和动力转向架等。
其中,CRH1A动车组采取了真空期弹簧转向架, 悬挂采用的是单组钢簧加单侧拉板定位,基础自动采用了直通式电空自动。
最为重要的是,CRH1型的中央悬挂采用了橡胶堆和空气弹簧。
随着时代的发展,CRH1、CRH2、CRH3等动车组的转向部架愈发先进, 为我国动车组的技术发展奠定了坚实的基础。
1 .2 C R H 2 动车组的简介及其转向架部件性能分析同样,CRH2动车组的高速转向架亦是四方股份公司进行研发和生产的。
总的来说,CRH2的高速转向架运用的是无摇枕式的转向架,呈现出H型的构架。
其中,二系采取了现阶段最具高度自动调节装置的空气弹簧悬挂系统。
而且, C RH 2的转向架部件中横梁承担了辅助风缸。
货车转向架设计要点
货车转向架设计要点1.基本结构1，不由转向架设计者解决的问题，但对影响转向架性能及车辆运行品质的线路参数应当有充分的了解。
不能设计的主要因素有：轨距，曲线半径，凸竖曲线，凹竖曲线，曲线外轨超高，三角坑，坡度，轨底坡等，在此，仅对三角坑和轨底坡作一说明。
所谓三角坑，它是线路的一种病害，其表现为：线路的左右两轨在机车车辆载荷作用下，开始左（右）轨高出右（左）轨，经过一段时间，右（左）轨又高出左（右）轨，此时便形成三角坑。
两轨面高差即三角坑的深度。
如下图所示。
轨底坡系从1965年起为匹配车轮1/20斜度在钢轨底部垫出1/40的坡度，以便使机车车辆载荷作用在钢轨顶面上。
2，由专门机构设计的车轮，车轴，轴承等，只需会选用。
但如需自行设计，应从结构（如踏面型式：锥形还是圆柱形或LM磨耗型踏面；轴重或轮压，轴承型式及其配合等）和工艺以及货源等方面入手。
3，需要设计的结构及参数：轴重；固定轴距；踏面等效斜度；框架形式（三大件式，构架式或准构架等）；弹簧定位刚度；弹簧（一级或二级及其以上）垂向和横向刚度；心盘类型（形式），大小及摩擦力距的大小；旁承类型（用常接触弹性旁承或刚性旁承）选用，旁承间隙（包括单侧间隙及两侧间隙之和）的确定；减振器的设计（包括单斜契及双斜契减振器，利诺扼减振器等），摩擦系数（当量摩擦系数）的计算。
4，各方案的优化：对所选各方案进行优化要从几何通过和动力性能两大方面入手进行计算。
几何通过要计轮轨搭接量，轮缘与钢轨间隙，可否通过道岔，能通过几号道岔，转向架在曲线上的偏移量以及它与车体相对转角和轮轨间的冲角，计算它可否顺利通过最小半径的曲线等。
道岔系机车车辆从一条线路行驶到另一条线路所设的线段，以普通单开道岔的数为最，约占道岔总数的900以上。
标准道岔的号数是以撤岔角的余切值取整表示。
常用的9号道岔其余切值为9.00027,对应的撤岔角为6.34度，对应的导曲线半径为180m，12号道岔的余切值为12.00036,对应的撤岔角为4.7635度, 对应的导曲线半径为330m。
CRH3动车组转向架构架结构分析
年
月
日
毕业设计（论文）开题报告
题 目 董宣利 动车组转向架构架结构分析（一）——左梁建模与结构分析 学号 20121096 班级 试 1206 班 专业 机械（卓越）
学生姓名
一、研究内容摘要 进入二十一世纪， 人们越来越关注出行的快速舒适、 旅行的安全以及环境的可持续发展。 高铁本身不可替代的优势，使之成为世界经济快速发展的产物，高速铁路的到来，预示着轨 道交通的复兴。改革开放以来，我国经济飞速发展，普快列车越来越满足不了人们日益加快 的生活节奏和出行要求。大力发展高速铁路技术是适应现代化建设的跨越式发展，实现中国 梦的正确抉择。我国的基本发展方法是引进国外现有的先进设计制造技术，在此基础上进行 吸收，最终设计制造出具有我国自主知识产权的高铁技术，进入世界先进之林。CRH 高速列 车是电力动车组，是前铁道部向德国西门子、日本川崎重工等外企引入并消化吸收后，由中 国中车生产制造的高速动车组，命名为“和谐号” 。研究和谐号动车组转向架构架结构强度 有限元分析，对我国高铁技术以后向舒适性和环境相关性发展具有重要的理论应用价值。 二、进行的主要工作 1、绘制 CRH3 动车组转向架构架三维零件图。 2、根据转向架构架二维图，将绘制的三维零件图进行装配。 3、装配完成后，对装配体进行干涉检查。 4、学习 ANSYS Workbench 有限元分析软件，建立构架的有限元模型。 5、用 Workbench 对转向架构架模型进行静力学分析和模态分析。 三、预期达到的成果 1、对 CRH3 转向架构架的技术及工作原理有一定的了解。 2、熟练使用 SolidWorks 软件、进行转向架构架的三维造型。 3、熟练使用 SolidWorks 软件对转向架构架的整体进行三维装配。 4、掌握与运用 Workbench 进行转向架构架的静力分析。 5、掌握与运用 Workbench 进行转向架构架的模态分析。 四、毕业设计进度 1 -3 周 搜集 SolidWorks 及 Workbench 等软件的相关资料和高速转向架资料。 4 -6 周 使用 SolidWorks 2014 进行转向架构架的三维造型及装配。 7 -10 周 使用 Workbench 15.0 对转向架构架结构的静强度分析以及模态分析。 11-13 周 撰写论文和翻译文献。 五、搜集的参考文献和资料 [1] 王伯铭. 高速动车组总体及转向架[M]. 成都：西南交通大学出版社，2014. [2] 王文静. 动车组转向架[M]. 北京：北京交通大学出版社，2012. [3] 薛风先等. ANSYS 12.0 机械与结构有限元分析从入门到精通[M]. 北京：机械工业出 版社，2010. [4] 廉耀东. ANSYS Workbench 15.0 结构分析快速入门指南[M]. 北京： 电子工业出版社， 2015.
城铁车辆与城际动车组转向架设计对比与分析
【 参考文献 】
［ １ １ 伍 琼仙 ，丁国富 ，阎开 印，动车组动力转向架驱动齿轮参数化设计叽，
且城铁车辆 比城际动车组载荷小所造成。 二 、 城 铁 车 辆 与 城 际 动 车 组 转 向 架 设 计 上 的对 比
１ ． 悬挂 系 统 的对 比
笔者 在对城轨 车辆 以及 城际动 车组 的悬挂 系统进 行对 比时
发现 ， 城轨车辆的一系悬挂通常使用的都是八字形金 属橡 胶弹簧 式的形式或者是转臂式的形式。但是对于城际动车组来说 ，其一 般情况下的一系悬挂主要的是应用的转臂式的设置结构 ， 这样 的 做得 主要原 因是 由于该形 式能够 在一定程度 上满足 城际动 车组
于此 ，城铁车辆与城际动车组出现在了人们的面前 ，但是由于这
转 向架组成部分有很多 ，而构架正相当于其骨架部分 ，其负 责着力量的承载与传递 ，同时还是安装 吊挂基本架构。对于转向 架 的构架进行设计时需要考虑很多方面 ， 最为重要的还是要 设定 各部分相关零部件的基本位置 ，保证构架受力均衡 ，令构架存 在
的进本运行需要 ，提高城际动车组的运行 稳定性 ， 保 证其 刚度能 够符合正常的城际动车组运行的基本条件。 对于城 铁车辆 和动车组 来说 ，其二系悬挂 相对来说 相差 不 多 ，都应用 的是空气弹簧 ，对于两种不 同的交通体 系而言 ， 将 二
备， 只有这样才能够令两种不同 的交通体系更好地为我国经济发 展而发挥其主要的功能。
辆的需求 ，负担不起厚重 的质量 ，越来越 多的交通媒介 进入危 险的行列，这就需要相应的交通媒介对这些 问题进行解决 ，而城铁 车辆与城际动车组的
出现 恰 恰 满 足 了这 种 要 求 ，但 是 目前 的 关 于这 两种 交通 媒 介 的 建设 设 计仍 需 要 完 善 ，笔 者 对 相 关资 料 文献 进 行 查 找 ，分 别论 述 了 两种 交通 体 系 的转 向
货车转向架设计说明书
机械设计课程设计说明书120Km/h货车转向架设计班级：铁车一班姓名：***学号：********指导老师：***目录1.1 转8A型转向架 (3)1.2 转K5转向架 (3)1.3 转K6的结构特点 (4)第二章转向架的结构设计2.1 120Km/h货车转向架的主要技术参数 (5)2.2 侧架 (5)2.3 车轴 (6)2.4 摇枕 (6)2.5 车轮踏面的选择 (6)2.6 圆柱滚动轴承 (7)2.7 弹簧装置 (8)2.8 轮对与轴箱装置 (8)2.9 基础制动装置 (9)第三章车辆结构强度3.1 侧架受力分析 (10)3.2 弹簧强度计算 (10)3.3车轴的强度计算 (11)附录：爆炸图参考文献1.1 转8A型转向架转8A型转向架结构简单，自重轻，强度较大，对线路不平顺的适应能力强，在低速运行时性能较好，因此，在较长一段时间内成为我国50~60t级货车使用的主型转向架。
转8A至今已经有40多年的历史，经过不断的改进和创新，在一段时间内基本满足了我国铁路运输的需要。
但在40多年的运用中，转8A转向架也暴露出一些问题，主要有：抗菱刚度低，菱形变形大；枕簧空车静挠度偏小，减振装置的减振性能不稳定，当斜楔和与其配合的磨耗板磨耗到接近段修限度时，减振装置便丧失了减振作用；与车体之间的回转阻力矩较小，导致车体的低速摇头运动不能得到有效抑制，使车辆的力学性能变差。
1.2 转K5转向架转K5结构上属于铸钢三大件式转向架，具有结构简单、车轮均载性好、制造成本低、检修维护方便等优点。
采用了全新的设计理念，具有类似于客车转向架的摇动台摆式机构，使转向架横向具有两级刚度特性，大大增加了车辆的横向柔性，提高了车辆的横向动力学性能，降低了轮轨间的磨耗，提高了车辆的运行品质。
提高了车辆脱轨安全性。
由于摆动式转向架摇枕挡位置下移，使侧滚转动中心降低，对侧滚振动控制加强，有效地减小了爬轨和脱轨的可能性，尤其是对高重心的货车，大大提高了其脱轨安全性。
转向架构架技术设计强度计算分析
2006年用户年会论文转向架构架技术设计强度计算分析张开林 肖守纳 [西南交通大学机车车辆研究所]转向架构架的强度计算依据UIC 515VE 标准，并参照《高速试验列车技术条件》有关规范进行的。
1. 构架计算模型：构架结构为中间加横梁的柜形结构，由两根侧梁、横梁、牵引横梁及前后端梁组成，构架结构示意图见图1。
构架的强度计算采用ANSYS 5.31软件完成。
针对构架结构特点对构架计算模型均采用板单元进行离散。
构架有限元分析计算模型的节点数为22921个，单元总数24845个，计算模型质量为3414.5kg，构架结构模型离散图见图2。
2. 计算载荷及计算工况2.1构架基本载荷 垂向静载荷(1)其中：Fz－构架一侧垂向静载荷（kN） Mc－动力车总质量（t） Mb－转向架质量（t）(2)其中： －左侧电机座垂向静载荷（kN） －电机质量（t）模拟营运横向载荷(3)其中：Fy－构架模拟营运横向载荷（kN） Fz－构架一侧垂向静载荷（kN） 最大可能横向载荷(4)g m m F b c z )2(41−=g m F d z 107'=)5.0(5.0g m F F b z y •+=)1210(0.2max g m F c y +='z F d m2006年用户年会论文其中：Fymax－构架最大可能横向载荷（kN） 模拟运营纵向载荷机车以250km/h 的速度运行时的牵引力。
模拟纵向冲击载荷（KN）(5)由基本参数计算各载荷值如下：2.2构架载荷组合工况根据上述基本载荷对构架的计算工况进行组合，其组合工况见表一。
对于作用在侧梁上的垂直÷向载荷按面力考虑； 对于作用在电机座上的垂向载荷按面力考虑； 对于纵向载荷，按线载荷作用于相应的位置；b s m g F •=3KNF KN F KN F KN F KN F KN F s y x y y z 0.721,5.120,5.746.245,2.169,3.218max max ======2006年用户年会论文对于横向载荷，按节点载荷作用于相应的位置。
铁路货车转向架中央悬挂系统设计浅析
铁路货车转向架中央悬挂系统设计浅析摘要：文章结合多年转向架研发经验，介绍了铁路货车转向架中央悬挂系统的空间选择、弹簧组布置、计算经验和设计理念。
关键词：铁路货车；转向架；悬挂系统转向架作为铁路货车的核心部件，对铁路货车的运行性能起决定性作用，而转向架的性能很大程度上取决于其中央悬挂系统。
因此，悬挂系统的设计是转向架设计者首要考虑的问题。
一般步骤是先确定好空间，再设计弹簧组排布方案，最后计算出弹簧组，当然这三个步骤也会相互影响，通常需要交叉进行。
1 设计目标一个好的中央悬挂系统应具备有以下特征：①满足车辆轴重、速度等性能要求，达到平稳性、稳定性、安全性指标。
②空间排布紧凑、合理，安装和检修方便。
③弹簧组可靠性高、制作工艺性好，对材料性能利用充分。
2 空间选择中央悬挂弹簧组主要放置在侧架中央方框中，考虑到重量、限界和转向架的结构特点，留给悬挂系统的设计空间通常非常有限，如果将悬挂系统的放置空间想象成一个立方体（如图1所示）。
那么只要合理计算出立方体的长宽高，就能够选定悬挂系统的设计空间。
2.1 高度的选择高度H的计算分两个步骤，首先算出侧架中央方框的高度H1（如图2示）。
公式：H1=P-A-B-C。
其中：P为侧架顶部距轨面高：有时设计输入已规定该值，如果没有规定，需综合考虑车体枕梁位置、旁承全压缩行程以及中央悬挂全压缩行程确定。
A为侧架底部距轨面高：该值需考虑侧架下部限界、车轮最大磨耗量以及从车轮至侧架底部各关联尺寸的公差。
B为中央方框下弦杆高：该值取决于侧架强度设计需求，通常随轴重增加而相应加大，可参考同轴重的转向架侧架。
C为中央方框上弦杆高：该值取决于侧架强度设计需求，通常随轴重增加而相应加大，可参考同轴重的转向架侧架。
然后计算出设计空间的高度H（如图3所示）。
公式：H=H1-S-H2-D2-D1。
其中：S为摇枕顶面与中央方框顶部的间隙：在组装弹簧组时，摇枕端部穿过中央方框后会被抬到最高位置，因圆弧的存在将产生间隙。
轨道车辆设计-宋永增-第四章 转向架设计
第四章 转向架设计
第二节 转向架设计的常用规范及标准
一、列车运行安全性和平稳性及其评价
2、运行舒适性及其评价标准
运行舒适性(平稳性)是列车在规定的线路条件，以 设计最高速度范围运行，不会产生过大的振动，并 尽量使乘客感到舒适，设备能平稳工作的基本性能。
一般均以测量车辆指定部位的振动加速度及其计算 值作为平稳性或振动舒适度标准的评价值。测量位 置首先是在车体的地板上或底架上。为了评价车厢 内旅客舒适性，还需用规定的测量方法和设备测量 座椅的振动加速度。
第四章 转向架设计 第三节 转向架结构型式的选择及主要尺寸确定的原则 一、转向架的结构型式 客车转向架
90年代准高速客车转向架
202转 向 架
206G转 向 架
206KP转 向 架
SW160转 向 架
在 疲劳 极限图 的界限 之内 ，则该 构架 结构安 全， 否则为 不安全 。
第四章 转向架设计
第三节 转向架结构型式的选择及主要尺寸确定的原则
一、转向架的结构型式 自八十年代以来，世界铁路进入了高速化和重载的新时期，世
界各国在发展高速与重载列车时均在转向架上投入了很大精力； 但目前只有少数国家的转向架运营速度能够达到或超过
第四章 转向架设计
第二节 转向架设计的常用规范及标准
二、转向架结构强度评定规范 （三）转向架构架疲劳分析与评定
正确评价转向架构架的安全性和可靠性是非常重要 的,转向架构架，作为走行装置的重要部件，它承受 着复杂的交变载荷;
目前，在高速转向架焊接构架的疲劳强度设计方面， 已形成了以UIC规程和JISE4208“铁道车辆转向架构 架设计通用条件”（以下简称JIS技术条件）为代表 的设计、评价体系。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
混铁车转向架的设计与分析
文章提出了大型混铁车转向架的技术参数。
通过理论计算，从原理上对转向架通过曲线时的参数进行了计算，确保技术参数的合理性。
使用Pro/E软件建立了转向架的三维模型，使用ANSYS软件对摇枕、侧架进行了静强度分析，获得了不同工况条件下摇枕、侧架的应力分布云图和相关数据。
标签：转向架；侧架；摇枕；静强度分析
1 引言
混铁车是一种运输高温铁水的专用冶金车辆。
它可以协调高炉出铁水量与炼钢使用铁水量两者间短时出现的不均衡状态；还可以进行“三脱”作业，以缩短钢水在转炉内的冶炼时间。
混铁车通过转向架行走，随着混铁车装载量的增大，目前转向架的承载能力已不能满足使用要求，因此需要开发一种新型的转向架。
2 转向架参数确定
混铁车运行在钢铁企业的专用线路上，应该在保证转向架零部件可靠性高，稳定和动态性能的前提下，最大限度地减少自身重量增加的负载。
因此，转向架的主要技术参数可以确定为：轴重、自重、车轮直径、固定轴距和通过最小曲线半径。
这些技术参数决定了转向架的运载力和稳定运行的主要技术指标。
转向架主要技术参数见表1。
3 转向架通过曲线计算
转向架在通过曲线线路时，转向架与铁轨的相对位置是不同的，从而形成了不同的内接形式。
在计算转向架固定轴距可以通过的最小曲线半径时，转向架固定轴距1g与通过最小曲线半径R有以下关系[1]：
4 侧架承受的载荷及有限元分析
4.1 侧架的综合受力情况
侧架在垂向静载荷、垂向动载荷、侧向力引起的附加垂向载荷、侧向力及轮轨间作用力所引起的水平载荷作用下的受力情况，受力计算如表2。
4.2 侧架有限元分析
该转向架的侧架为一体铸造结构，材质采用ZG270-500。
分析单元采用实体solid92单元，建立静强度有限元分析模型。
参照表2对侧架进行施加载荷操作，在两侧轴承箱支承面上施加位移约束。
在侧架中间弹簧支承面部位施加垂向载荷，在摇枕导框的侧立面施加横向载荷。
施加载荷后，运行求解，得到的侧架的应力及应变如图1所示[3]。
侧架在垂直载荷和横向载荷作用下各单元的最大合成应力为94MPa。
5 摇枕承受的载荷及有限元分析
5.1 摇枕的综合受力情况
摇枕在垂向静载荷、垂向动载荷、侧向力引起的附加垂向载荷、侧向力及轮轨间作用力所引起的水平载荷作用下的受力情况，受力计算如表3。
5.2 摇枕有限元分析
该转向架的摇枕为一体铸造结构，材质采用ZG270-500，两端有侧架导框及弹簧定位凸台，中间设有一体式下心盘。
在三维模型建立过程中，考虑摇枕的受力情况及结构特点，在保证模型可以进行良好的网格处理，对模型进行了处理。
采用实体solid92单元对摇枕进行结构离散，进行有限元网格划分。
在静强度计算时，需要对侧架进行施加载荷操作。
施加载荷的大小及施加的位置参照表3。
在摇枕两弹簧支承面施加位移约束。
在心盘面施加垂向载荷，在心盘环面施加水平载荷。
施加载荷后，运行求解，得到的摇枕的应力及应变如图2所示[4]。
6 结束语
本文分析了作用在转向架上的载荷情况，使用Pro/E软件建立了转向架的三维模型，并将其主要承力的部件摇枕、侧架的三维模型导入到大型有限元分析软件ANSYS软件中进行分析，对摇枕、侧架进行了静强度分析，获得了工况条件下摇枕、侧架的应力分布云图和相关数据。
分析结果表明：摇枕、侧架的设计符合设计要求。
参考文献
[1]何小玲.关于混铁车固定轴距与铁路曲线半径的研究[J].职大学报，2001，4：45.
[2]冶金工业部.冶金企业铁路技术管理规程[M].北京：冶金工业出版社，1980.
[3]王庆五，左，胡仁喜，等.ANSYS 10.0 机械设计高级应用实例（第2版）[M].北京：机械工业出版社，2006.1.
[4]Saeed Moaveni.Finite element analysis：theory and application with ANSYS[M].北京：电子工业出版社，2008.
作者简介：支国云（1979，9-），男，工程师，2003年7月毕业于石家庄铁道学院机械工程分院机械工程及自动化专业，获工学学士学位，2009年考入石家庄铁道学院机械工程分院攻读工程硕士学位，2008年11月取得中级职称资格。