转向架轴箱弹簧及轮对结构分析
《机车总体结构及设计》03走行部原理及基本结构
二、轴箱定位装置结构形式 （1）固定定位
轴箱与转向架侧架铸成一体，或是轴箱 与侧架用螺栓及其其它紧固件连接为一个整体， 轴箱与侧架之间不能产生任何相对运动。
1
第三章 走行架 轮对 轴箱 弹簧悬挂元件 减振元件 驱动机构 基础制动装置
3
第一节 机车转向架概述
转向架的任务（作用）：
承受重量辅体力（车体、动力装置及辅助装置）； 保证黏着传递力； 缓和冲击保平稳； 通过曲线制动力。
组成：相对廉价制簧区
（6）拉杆式定位
拉杆两端分别与构架和轴箱相连，拉杆 可以允许轴箱与构架在上下方向有较大的相对 位移。拉杆橡胶垫、套分别限制轴箱与构架之 间的横向与纵向的相对位移，实现弹性定位。
（7）转臂式定位
又称弹性铰定位，定位转臂一端与圆筒 形的轴箱体固结，一端以橡胶弹性节点与焊在 构架上的安装座相连接。
（8）橡胶弹簧定位
固定定位
（2）导框式定位
轴箱上有导槽，构架（或侧架）的导框 插入轴箱的导槽内，这种结构允许轴箱与构架 或侧架之间在铅垂方向有较大的相对位移，但 在前后、左右方向仅能在允许的间隙范围内， 有相对小的位移。
导框 轴箱
导框式定位
（3）干摩擦导柱式定位
安装在构架上的导柱及坐落在弹簧托盘 上的支持环均装配有磨耗套，车辆上下振动时 磨耗套之间是干摩擦。它的定位作用是由于轴 箱橡胶垫产生不同方向的剪切变形，实现弹性 定位作用。
滚动轴承轴箱具有起动阻力小、维护方便、节油、节省有 色金属等优点，所以目前机车上均采用滚动轴承轴箱。
综述转向架的不同分类方式及各自的原理
1、关于转向架的分类，有很多种形式。
由于车辆用途运行条件差异，制造维修方法的制约和经济条件等具体因素的影响，对转向架的性能结构参数和采用的材料及工艺等要求就要差别，因而出现了多种形式的转向架。
有按轴数分类，有按轴向定位方式分类，有按有无摇枕分类。
各自转向架的主要区别在于：弹簧悬挂装置的结构和参数，垂向载荷的传递方式，轴向定位方式，制动装置的类型和安装，构架的结构形式以及作用原理等方面。
因此，转向架可按其作用原理及结构形式分类。
(1)轴数与类型车辆所用的轴型基本上可分为B、C、D、E、F、G六种。
轴直径越粗，容许轴重越大，但是大容许轴重要受线路和桥梁的强度标准的限制，一般货车采用B、D、E、F、G五种轴型，客车采用C、D两种轴型，随着我国铁路的发展，其趋势是发展重载和快速运输，因此新型货车主要运用E型轴，新型客车主要运用D型轴按轴数分类，转向架有二轴、三轴和多轴，转向架的轴数一般根据车辆总重和每根车轴容许的轴重确定，我国大多数客货车采用二轴转向架，一些大吨位货车及公务车等采用三轴转向架，在长大重载货车上用多轴转向架或转向架群。
(2)按轴向定位方式①固定定位：轴箱与转向架铸成一体，或是轴箱与侧架用螺栓及其他紧固件连接成为一个整体，使得轴箱和侧架之间不能任何相对运动。
②导框式定位：轴向上有导槽，构架上有导框，构架的导框插入轴箱的导槽内，这种结构可以容许轴箱与构架之间沿着在垂向有较大的相对位移，但在前后、左右方向仅能在容许的范围内，有相对较小的位移。
③干摩擦导柱式定位：安装在构架上的导柱及坐落在轴向弹簧托板上的支持环均装有磨耗套，导柱插入支持环，发生上下运动，两磨耗套之间是干摩擦。
它的作用原理是轴箱橡胶垫产生不同方向的剪切变形，实现弹性定位作用。
④油导筒式定位：把安装在构架上的轴箱导柱和坐落在轴向弹簧托板上的导筒分别做成油缸和活塞的形式，导柱插入导筒，导柱上下移动时，油液可进出导柱的内腔，产生减振作用，它的作用原理是，当构架与轴箱之间产生水平方向的相对运动时，利用导柱与导筒传递纵向力和横向力，再通过轴箱橡胶垫传递轴箱体，使橡胶垫产生不同方向剪切变形，实现弹性定位作用。
城市轨道交通车辆转向架的结构分析--毕业设计论文
毕业设计（论文）题目：城市轨道交通车辆转向架结构分析专业：城市轨道交通车辆班级：11转车2501学生姓名：***学号：***********指导教师：***2016年3月29日北京交通运输学院毕业论文任务书题目：城市轨道交通车辆转向架结构分析适合专业：城市轨道交通车辆指导教师：提交日期年月日专业：城市轨道交通车辆班级：11转车2501学生姓名：于景逵学号：14279141024中文摘要北京地铁大兴线车辆装用的转向架为技术先进、可靠、结构简单、维护量小、轻量化的成熟产品。
转向架分为两种结构相似的动车转向架和拖车转向架，均为无摇枕结构。
转向架构架采用钢板焊接H 型结构，其横梁采用无缝钢管结构。
两种转向架均采用弹性轴箱定位装置，整体自密封双列圆柱滚子轴承，有效直径为φ540mm 的组合式空气弹簧，“Z”字型中央牵引装置，自动高度调整阀，差压阀，横向油压减振器，踏面制动单元,装有降噪阻尼器的整体辗钢车轮,接地装置等。
动车转向架装有牵引电动机、一级减速齿轮传动装置和联轴节等。
拖车转向架构架横梁没有牵引电机悬挂座和齿轮减速箱吊杆座。
进行空气弹簧及其管路的气密性试验。
在空气弹簧工作高的条件下，两侧空气弹簧及附加气室同时充入500 kPa 压力空气，保压15min，压力下降不大于25kPa，同时用肥皂水检查各管路及空气弹簧座平面不得有泄漏。
TI天线安装在水平安装梁上，水平梁的弹性设计可以有效抵消转向架构架端梁在各种模态下产生的扭曲变形量。
1 TI天线安装完成后需调平；2 TI 天线、接近传感器均采用齿调方式进行高度调节，避免螺栓受剪，每个齿的高度为5mm，TI 天线螺栓安装面距轨面高度321±3mm，接近传感器底面距轨面高度115±3mm。
目录第一章转向架 (1)1.1概述 (2)1.1.1转向架的互换性 (3)第二章转向架的结构 (4)2.1转向架的构架 (5)2.2轴承 (6)第一章转向架1．1 概述北京地铁大兴线车辆装用的转向架为技术先进、可靠、结构简单、维护量小、轻量化的成熟产品。
CRH动车组转向架-第五章 CRH转向架轮对轴箱
TGV —V150
5.4 CRH2 轮对轴箱装置
5.6 CRH5 轮对轴箱装置
1. 组成：轴箱体+轴承+轴箱弹簧+液压减振 器+横向止挡+定位装置（或转臂） 2. 作用：
① ② ③ ④ ⑤ 活动关节 传力 运动 振动一级缓冲和衰减 定位
圆柱滚子轴承
圆锥滚子轴承
5.3 CRH1 轮对轴箱装置
动车车轮
动车车轴图
拖车轮对组装图
拖车车轮
拖车车轴图
1 一系转臂 2 轴箱 3 底部压板 4 一系减振器 5 止挡管 6转臂凸台 7 弹簧套 8 螺旋弹簧 9 锥形套 10 柱形橡胶套 11 锥形销
轴箱剖视图
后盖 轴密封板
轴箱装配（单侧转臂式） 作用： 实现轮对与构架既相互连接又相互运动，将轮 对的转动化为构架及车体的平动，承担着承上 启下的重要作用。 转臂式轴箱定位装置的特点是：无磨耗，利于 维护；能实现不同的纵向和横向定位刚度．从 而有效地抑制转向架的蛇行运动，以满足车辆 横向运动性能的要求；由于转臂式是单侧式， 轴箱弹簧又布置在轴箱顶部，所以可将单向轴 箱油压减振器设置在另一侧(靠近构架侧梁外 端部分)，既便于减振器的安装，又可缩短构 架长度。
第五章 CRH动车组轮对轴箱
5.1 轮对的组成及作用
• • 组成：车轮+车轴（过盈配合） 作用：
– – – 承受全部载荷和冲击 轮轨粘着产生牵引和制动力 滚动使车辆前进
整体轮
直辐板轮
锥型踏面（ ） 锥型踏面（TB）
LM磨耗型踏面 磨耗型踏面
UIC S1002磨耗型踏面 磨耗型踏面
5.2 轴箱装置组成及作用
城市轨道交通车辆与结构(第二章转向架)
(c)
(a)具有双排球形转盘的铰接转向架；(b) 具有球心盘的铰接转向架； (c) TGV高速列车的雅可比铰接转向架
第二节 轮对
轮对的组成及基本要求 车轴 车轮
第三节 轴箱装置
滚动轴承轴箱装置的特点 车辆滚动轴承轴箱装置的型式 滚动轴承的选型、精度等级及材质
第四节 弹性悬挂元件的结构、 设计及计算
二、转向架的基本构成
1. 2. 3.
4.
5.
6.
轮对及轴箱装置 构架 转向架支承车体装置 弹性悬挂装置 齿轮变速传动装置 制动装置
上海地铁新型转向架
上海地铁新型转向架
轮对
轴箱
构架
摇枕
基础制动装置
三、转向架结构分类
按车轴的数目和类型 按轴箱定位方式 按弹簧装置的型式 按摇枕弹簧的横向跨距 按车体与转向架之间的载荷传递方式 铰接式转向架的车体与转向架连接方式
（2）差压阀
差压阀是保证一个转向架两侧空气弹簧的 内压之差，不能超过为保证行车安全规定 的某一定值，若超出时，则差压阀自动沟 通左右两侧的空气弹簧，使压差维持在该 定值以下。所以，差压阀在空气弹簧悬挂 系统装置中起保证安全的作用。
差压阀原理及结构
选择差压阀的差压值时注意事项
①在转向架左右两侧空气弹簧为均载条件下，车辆正常运行时，该 压差值应不影响由于车辆振动所引起的空气弹簧内压变化的值。 ②差压阀的压差值应高于车辆在曲线(包括过渡曲线)上运行时，仅 是由于车体两侧增减载的载荷变化，使左右两个空气弹簧内压变化 的压差值(包括高度控制阀的充、排气作用)。 ③在上述两个要求的允许条件下，尽量取较小的压差值，使各空气 弹簧承载不会发生过分的不均衡，以提高车辆的运行平稳性和抗脱 轨性能。 ④当转向架一侧空气弹簧发生破裂事故时，另一侧空气弹簧内压不 能过高，并仍使车辆能以较低速安全运行，以便于事故的处理。 一般差压阀的压差值取为0.08～0.12MPa。
城轨交通转向架—弹簧减振装置
3-33
如
图
如图3-36（b）所示,环弹 簧由多组内、外环簧组成，彼 此以锥面相互接触，当受到轴 向载荷后，内环受压缩小，外 环受拉伸长，从而使内环与外 环的锥面产生轴向变形，同时 内外摩擦面做功吸收能量。环 弹簧常用于缓冲器中。
3-36
三、空气弹簧装置系统
现代轨道交通车辆不断地朝着高速化、轻量化以及低噪 声方向发展，空气弹簧悬挂系统具有诸多钢制螺旋弹簧不具 备的优点，空气弹簧的采用可以显著提高车辆系统的运行平 稳性，大大简化转向架的结构，使转向架实现轻量化和易于 维护，因此在城轨交通车辆转向架中广泛地采用空气弹簧作 为二系悬挂装置。
二、弹簧的特性与分类
1.弹簧的特性
弹簧的主要特性参数有挠度、刚度或柔度。 挠度是指弹簧在外力作用之下产生的弹性变形的大小或弹性位移量， 而使弹簧产生单位挠度所需的力的大小称为该弹簧的刚度，反之在单位 载荷作用下产生的挠度称为该弹簧的柔度。 弹簧的特性可用弹簧的挠力图表示。如图3-32所示，纵坐标用弹簧 承受的载荷坐标表示其挠度，图3-32（a）表示力与挠度呈线性关系， 即弹簧刚度为常量。
一、弹簧减振装置概述
2.弹簧减振装 置的分类
（2）城轨交通车辆采用的弹簧减振装置按其作用的不同， 大体可分为三类：第一类是主要起缓冲作用的弹簧装置，如中 央弹簧、轴箱弹簧和橡胶垫等；第二类是主要起衰减振动（消 耗振动能量）作用的减振装置，如垂向、横向减振器等；第三 类是主要起弹性约束作用的定位装置，如轴箱定位装置、心盘 与构架之间的纵、横向缓冲止挡等。
2.液压减振器 的结构及工作
原理
一般液压减振器主要由活塞、进油阀、缸端密封、上下联结环、油缸、 储油筒及防尘罩等部分组成，减振器内部还充有专用油液。图3-41 所示 为液压减振器的工作原理。
转向架(1)解剖
CRH2 动车组转向架简介
• CRH2型转向架在原川崎重工生产的动车转向 架DT206和拖车转向架TR7004B基础上改进发 展而来，国产后型号分别为SKMB-200和 SKTB-200型转向架。动车组每节动车车厢下 有两个动力转向架，动力转向架由构架、轮 对轴箱、牵引装置、基础制动装置、二系悬 挂装置、驱动装置等组成。每台动力转向架 有两根动力轴，电机采用架悬方式，降低了 簧下质量，改善了动力学性能。拖车下是拖 车转向架，与动车转向架组成结构基本一致 ，但没有驱动装置。
• CRH2型编组：拖动动拖 拖动动拖
轨距mm 轴式
轴距mm 车轮直径mm
1435
B0-B0(M) B-B(T)
2500 860
空气弹簧中心距mm
2460
轴颈直径mm 轴颈中心距mm
质量t
130 2000
动车转向架7.5t 拖车转向架6.87t
最小通过曲线半径m
联挂时180 单车调车130
驱动装置悬方式及 架悬式、WN节联轴节
3 各种力的传递关系 （1）垂向力
车体、空气弹簧、构架侧梁、轴箱弹簧、轴箱、车轴 、车轮、钢轨
（2）横向力
车轮、车轴、轴箱、轴箱弹簧、构架侧梁、空气弹簧 、车体
、构架横梁、横梁连接梁、横向侧挡、车体侧挡、车 体
（3）纵向力（牵引、制动、纵向冲击）
车轮、车轴、轴箱、轴箱拉杆、构架侧梁、构架横梁 、牵引拉杆、中央牵引拉杆座、车体、车钩
• 每轴有3个装在轴上的制动盘。 • 制动单元装于横梁上。 • 分相区天线
构架
牵引装置 基础制动装置
（轴盘制动）
一系悬挂
二系悬挂 轮对轴箱
1 为动车转向架 2为拖车转向架 动车转向架及拖车转向架分布图
209系列转向架简介
一、209T型客车转向架特点：209T型客车转向架是我国主型D轴客车转向架之一。
209T型客车转向架适用于时速120km/h以下运行。
具有结构简单、性能可靠、磨耗件少、检修方便、运行平稳等优点。
构成：209T型客车转向架的外形如图4-1所示。
它主要由构架1、轮对轴箱弹簧装置2、摇枕弹簧装置3和基础制动装置4等部分组成。
图4—1 209T型客车转向架1—构架；2—轮对轴箱弹簧装置；3—摇枕弹簧装置；4—基础制动装置1、轮对轴箱弹簧装置209T型转向架采用RD3型滚动轴承轮对和相应的滚动轴承轴箱，并配用42726T和152726T型滚动轴承，轴箱弹簧采用单卷圆柱螺旋弹簧，轴箱定位装置采用了干摩擦导柱式弹性定位结构。
轴箱弹簧装置为无导框式，由轴箱体1、轴箱弹簧2、弹簧支柱3、弹性定位套4、定位座组成5、支持环6和橡胶缓冲垫7等组成。
如图4-2所示。
轴箱弹簧装置作用：（1）、连接作用把两个轮对和构架联为一体，组成转向架。
（2）、隔离和缓和振动和冲击在轮对与构架之间的一系弹簧悬挂装置，能够隔离和缓和由轮对传来的振动和冲击。
（3）、定位作用使轮对相对于构架在纵横两个方向的运动受到一定弹性约束，从而可以抑制轮对的蛇行运动。
图4—2 209T型转向架轴箱弹簧装置1—轴箱体；2—轴箱弹簧；3—弹簧支柱；4—弹性定位套；5—定位座组成；6—支持环；7—橡胶缓冲垫；8—弹簧托盘2、摇枕弹簧装置构造特点及组成：209T摇枕弹簧装置为摇动台式，采用单节长吊杆、构架外侧悬挂，带油压减振器的摇枕圆弹簧组。
由摇枕1、下心盘2、下旁承3、枕簧4、油压减振器5、弹簧托梁6、摇枕吊轴7、摇枕吊杆8、纵向牵引拉杆9、安全吊10、摇枕吊销11、摇枕吊销支承板12等主要零部件组成，如图4-3所示。
具体构造：（1）下心盘和下旁承用螺栓固定在摇枕上。
摇枕为铸钢箱形鱼腹梁结构。
为了增加摇枕弹簧的横向跨距，采用了外侧悬挂。
摇枕的两端支撑在两组双卷弹簧上。
CRH3型动车组转向架设计结构简介
CRH3型动车组转向架设计结构简介摘要：随着我国经济的迅猛发展、人民生活水平的稳步提高，铁路旅客列车高速化、智能化、安全化和舒适化成为未来发展的主要方向，CRH系列高速动车组应运而生。
CRH3型动车组作为CRH系列中速度快、安全性能好、智能化程度高、舒适度好等优点领跑中国高铁，转向架作为支承车体使之在轨道上运行的关键部件，其运行的安全性、平稳性和可靠性最为重要，关系着行车安全、速度、舒适度。
转向架的优化设计和制造质量是确保动车组安全运行的核心环节。
本文主要介绍了CRH3型动车组，动车典型转向架知识以及CRH3型动车组转向架的优化设计、安装等知识。
关键词：高铁；CRH3型动车组；转向架；安全出行引言CRH3型动车组以CRH系列动车组中速度快、安全性好、智能化高、舒适度好等优点领跑中国高铁。
转向架作为动车组的核心部件，在动车组安全、舒适、高速运行中发挥重要作用。
一、转向架结构原理及基本部件1.1 转向架基础知识1.11 转向架的作用支承车体并使之在轨道上运行的装置称为转向架，亦称走行部，它是动车组的关键部件。
1.承重—承担机车上部的重量，包括车体及安装在车体内的各种机械、电气设备的重量，并把这些重量经一系弹簧悬挂装置传递到钢轨上。
2.传力—产生牵引力和制动力，并把产生的牵引力和制动力经牵引装置传递到车体底架，最后传递到车钩，实现对列车的牵引和制动。
3.缓冲（走行）—在机车运行中缓和线路对机车的冲击，保证机车运行的平稳性。
4.导向—在钢轨的作用下，引导机车顺利地通过曲线和道岔，保证机车在曲线上安全运行。
1.12 转向架的组成基本组成及其功能：1.轮对：走行导向。
2.轴箱：降低摩擦阻力，化滚动为平动。
3.一系悬挂装置：用以固定轴距，保持轮对正确位置，安装轴承等。
缓冲轴箱以上部分的振动，以减轻运行中的动作用力。
4.构架：安装基础。
5.二系弹簧悬挂：也叫车体支承装置：是车体与转向架的连接装置。
6.基础制动装置：是制动机产生制动力的部分。
城轨交通车辆构架、轮对与轴承轴箱装置
构架、轮对与轴承轴箱装置
图3-9 北京地铁10号线 车辆拖车用转向架构架
构架、轮对与轴承轴箱装置
1 构架
2.构架的分类
按制造工艺，构架分为铸钢和焊接构架两种形式，城轨车 辆一般采用焊接构架。一般焊接构架的梁为中空箱形，重量 轻，节省材料，又能满足强度和刚度的要求，应用比较广泛。
如图3-10所示，构架按结构形式有开口式、封闭式，或 形、“日”字形、“目”字形等，主要根据横梁的数目与位置 而定。其中，开口式、形、“日”字形形式最常见。
车轮； 2—车轴
构架、轮对与轴承轴箱装置
2 轮对与轴承轴箱装置
1.轮对
（1）车轴
图3-12和图3-13分别为城轨车辆拖车 车轴和动车车轴的结构，它们的主要区别 是动车车轴配有齿轮箱与齿轮座。
构架、轮对与轴承轴箱装置
图3-12 城轨车辆拖车车轴的结构 1—轴颈； 2—防尘板座； 3—轮座
城轨交通车辆
项目 构架、轮对与
轴承轴箱装置
构架、轮对与轴承轴箱装置
1 构架
1.构架基础知识
构架是转向架的骨架，用于安装转向架上的各类部件并传 递各种作用力。图3-9为北京地铁10号线车辆拖车用转向架构 架。由图可知，构架主要由左、右侧梁，一根或几根横梁及前 后端梁组焊而成。构架上还设有空气弹簧座、中心座安装座、 轴箱吊框、电机安装座、齿轮箱吊座、制动吊座、牵引拉杆安 装座、高度控制阀座、抗侧滚扭杆座、减振器座、止挡等，用 于安装相关设备。
构架、轮对与轴承轴箱装置
图3-17 装ATP测速电机的轴箱
构架、轮对与轴承轴箱装置
2 轮对与轴承轴箱装置
2.轴承轴箱装置
（1）轴箱装置的基础知识
③轴承轴箱装置的作用。轴承轴箱装置将轮对 和构架联系在一起，使轮对沿钢轨的滚动转化为车 体沿轨道的直线运动，并把车辆的重量以及各种载 荷传递给轮对。
转向架的受力分析
转向架的受力分析摘要：铁路运输的发展极大的促进了国民经济的进步。
随着改革开放与经济的发展，铁路的高速化已经势在必行。
截止2007年4月18日零时起，全国铁路实施了六次大提速。
伴随着列车运行速度的提高，车辆各部件的振动问题也开始显露，特别是转向架垂向振动尤为突出。
旅客长期乘坐在不断振动的车厢中会感到疲劳。
剧烈的振动会使车辆运行品质下降，导致某些部件频繁发生故障，危及行车安全。
本文运用车辆动力学理论与方法，建立了传统车辆垂向振动模型和车辆—轨道耦合集总参数垂向振动模型。
将轴箱弹簧的应力变化结合疲劳分析理论对轴箱弹簧的疲劳寿命和达到疲劳寿命时车辆的运行里程进行了评估和判断。
关键词: 车辆振动，动力学分析，动力学模型1 绪论1.1本课题目的和意义自1997年以来，我国铁路进行了全面提速，取得了很好的经济效益和社会效益。
今天对铁路机车车辆的高速化、安全性、可靠性和舒适性提出了更高的要求。
高速列车的转向架作为高速列车的关键部件之一，直接影响铁路高速化的实现，影响列车安全性、可靠性和舒适性的提高。
因此，对高速列车转向架的研究和开发是我们必须尽快解决的一个课题。
在研制开发高速转向架的过程中，首先需要确定其基本的设计方案，并在此基础上合理选择其悬挂参数和结构参数，使其在线路上运行时具有平稳的运行特性和良好的动力学性能，从而提高运行安全性，延长零部件的使用寿命，减小维修工程量，缩减维修费用。
机车车辆动力学是一门与铁路机车车辆同步成长的学科，是研究机车车辆运动规律的科学，其主要任务就是通过分析机车车辆和线路之间的相互作用，研究机车车辆在各种速度时不同线路条件下的振动规律。
在机车车辆动力学理论的指导下，以保证运行安全和舒适平稳为目标，可以指导我们对现有机车车辆的相关结构进行改进，并指导我们研究新的机车车辆，主要包括确定机车车辆在线路上安全运行的条件，研究车辆悬挂装置的结构、参数和性能对振动和动载荷传递的影响等。
转向架是机车车辆最重要的组成部件之一，其结构是否合理直接影响机车车辆的运行品质、动力性能和行车安全。
城市轨道交通车辆转向架结构分析
城市轨道交通车辆转向架结构分析摘要：随国民经济的发展，城市规模不断扩大。
城市人口的增加使得交通拥堵的问题日益突出，而城市轨道交通车辆作为城市公共交通运载的主要工具有节能、占地少、存储空间大、安全系数高、绿色环保无污染等特点，还为乘客提供了优良的服务条件，是绿色的行驶工具，适于城市的发展。
而对于动车来讲，转向架是列车最重要的部分，转向架的结构设计是否合理，材料使用是否安全稳固，关系着列车的稳定性、安全性、以及使用寿命。
转向架的架构多采用焊接架构，在受力较大部位容易出现问题，本文就城市轨道交通车辆转向架的作用构成及常见故障进行分析，如何实现转向架结构的安全稳定性发展。
关键词：城市轨道交通车辆转向架结构随生活水平的提高，人们对动车的乘坐要求逐渐增加，在乘车的舒适度和安全性能方面得到进一步改善，而车辆在长期的高负荷工作中，如维护不当或者转向架的设计结构不合理，都会造成动车故障影响交通车辆的正常运行，人们的行驶安全不能得到保障，因此合理的转向架结构设计及安全材料的使用才能提高列车的稳定性舒适性。
一、城市轨道车发展前景1.1现阶段城市轨道交通建设现状城市化进程的加快，使我国人口规模不断上升，建筑行业也不断扩大，因此城市的交通问题面临着严峻的考验，交通拥堵及交通安全问题迫在眉睫，严重阻碍了社会经济的发展。
各城市开始纷纷加入到城市轨道交通建设的热潮中。
而稳定的轨道交通网络建立，可以为城市居民提供快捷可靠的运输服务，减少因空间距离而带来的经济发展阻碍，加快城市化经济的飞速发展。
1.2城市轨道交通车辆的发展特点轨道交通是城市交通发展中不可或缺的支柱，甚至可能会在未来改变城市的发展状态。
城市轨道交通正处于一个新的发展阶段，由于城市轨道车辆运行速度快、同时多半建在地下，占地面积少可以减轻地面交通压力，从而使地面的道路更加顺畅；采用封闭线路的专用通道运行方式和其他车辆和行人无干扰发生交通事故的概率极小；安全性能好且不受气候的因素的影响，电力是城市轨道交通的唯一能源，除了尾气排放无空气污染，因此可以推动城市的发展，提高城市形象，在城市公共交通中发挥着重要的作用。
25t轴重低动力转向架(构架式)简介
25t轴重低动力作用转向架（构架式）简介
一、主要用途
25t轴重低动力作用转向架（构架式）是根据铁道部“九五”科技发展计划而设计的一种新型E轴货车转向架，适应铁路货物运输重载的要求。
二、主要结构特点
该转向架为日字形焊接构架式转向架，采用轴箱弹簧悬挂系统，轴箱内设置了小承载鞍；设置斜楔式变摩擦减振装置，采用ADI贝式体球墨铸铁斜楔；每个转向架有8个外圆弹簧和8个内圆弹簧，内簧自由高比外簧高15mm；采用双作用常接触滚子旁承；采用滚动轴承轮对，采用φ840mm整体辗钢车轮、197730双列圆锥滚子轴承；采用φ375mm直径下心盘，超高分子心盘磨耗盘；采用吊挂式复式制动装置，装用高摩合成闸瓦。
转向架由轮对组成、构架组成、减振装置、制动装置、滚动轴承装置、双作用常接触滚子旁承、轴箱组成七大部分组成。
三、主要性能参数：
1 轨距1435mm
2 轴重25t
3 自重 5.3t
4 最高运行速度100Km/h
5能通过最小曲线半径145m。
第三章转向架结构原理及基本部件
2、空气弹簧的分类
有囊式膜式两种 囊式有单曲、双曲、多曲等形式； 膜式有约束膜式、自由膜式两种。
双曲囊式空气弹簧结构
自由膜式空气弹簧
约束膜式空气弹簧
高度控制阀
空气弹簧的优点只有在采用良好的高度 控制阀的情况下才能充分体现出来。
高度控制阀
组成：一般由杆件组成；
作用：维持车体在不同静载荷下都与轨 面保持一定的高度；在直线上运 行时，车辆在正常振动情况下不 发生进排气作用；在车辆经过曲 线时由于车辆倾斜，使左右高度 控制阀分别产生进排气作用，从 而减少车辆倾斜。
延时机构
组成：缓冲弹簧和阻尼减振器
作用：正常振动时，空气弹簧虽有变化但 高不发生进排气作用。但当振动频率低于 车辆振动的某一频率（称为截止频率）， 进排气机构工作，使空气弹簧工作。
进排气机构
一般由几组阀门组成，阀门的开启和关闭 受高度控制阀机构和延时机构控制。
其它几种高度控制阀
没有延时机构的高度控制阀 电磁式高度控制阀 高度控制阀的主要特性及参数： 1、截止频率 一般为1Hz； 2、无感区 约为∓4mm ； 3、延迟时间 一般约1秒； 4、充排气时间 5、供风风压 0.6MPa； 6、检修期 20万公里内无检修。
轴承密封 现一般采用金属迷官式，在客车中使用普 遍。
第四节 弹性元件
一、作用 均载、缓和冲击和振动 二、特性 挠度、刚度、柔度 挠度：外力作用下弹簧变形的大小；mm 刚度：弹簧产生单位挠度所需的力；N/mm 柔度：单位载荷下弹簧的挠度。Mm/N
1、弹簧挠力图表示弹簧特性
1
2、弹簧刚度的计算
轴箱减振器和中央减振器（安装位）
垂向减振器和横向减振器（方向）
摩擦减振器和油压减振器（结构）
CRH2动车组轮对与轴箱弹簧
CRH2动车组轮对与轴箱弹簧CAD/CAE设计一、轴箱弹簧的CAD/CAE设计〔一〕问题描述1.CRH2轴箱弹簧组组成参数：图1.1 轴箱弹簧组组成及参数1—外圈弹簧；1—内圈弹簧；3—防雪罩2.CRH2轴箱弹簧载荷在双圈弹簧中的载荷分配计算：CRH 2动车组当定员数为100人时，定员重量为56t 。
则有： N P 6860088.9100056v =÷⨯⨯=；由载荷在双圈弹簧中的分配21v P P P +=和内外圈弹簧中的变形相等条件2211//k P k P =可得：NP N P 19182,4941821==对CRH 2高速动车组，取动载荷系数25.0=k ，则外簧和内簧的最大载荷分别为：N P k P NP k P 5.239771918225.1)1(5.617724941825.1)1(22max 11max =⨯=+==⨯=+=CRH2轴箱弹簧外簧圈建模过程如图2-1-1所示：〔二〕轴箱弹簧组的CAD 设计1.轴箱内弹簧的CAD 设计采用三段直线扫描法：绘制三条首尾相连的直线→绘制簧条圆→利用扫描特征中的沿路径扭转命令依次创建弹簧基体→利用拉伸切除特征创建支撑圈。
完成如下列图所示的零件造型：图1.2 内弹簧图1.3 外弹簧(三）轴箱弹簧组的CAE设计1.轴箱外弹簧的CAE设计1.1刚度计算1.1.1受力分析弹簧下端受到轴箱支撑面的支持力，上端施加1mm的位移，计算支撑反力即可得到弹簧刚度的大小。
1.1.2应力计算(1)前处理：基本思想：弹簧一端固定，另外一端施加单位位移，所得固定端支反力即为弹簧刚度。
定类型：CRH2轴箱外弹簧属于静态分析画模型：调用之前建立好的轴箱外弹簧模型设属性：设弹簧材料为碳钢板分网格：共13137个节点，6999个单元。
如下列图所示:图1.4 网格划分(2)求解：添约束：在弹簧下端加固定几何体约束；加载荷：在弹簧上端施加1mm的位移；图1.5 施加约束与载荷查错误：载荷列表后进行检查；求结果：进行有限元分析。
转向架轴箱弹簧及轮对结构分析
动车组设计大作业CRH2动车组轮对与轴箱弹簧CAD/CAE设计班级：XXXXXXXXX姓名：XXXX学号：XXXXXX（XXXXX）摘要:在我国，铁路是国家的重要基础设施、国民经济的大动脉和大众化交通工具，在交通运输行业中起着主导性作用。
随着时速200km/h高速动车组的引进，如何评价引进动车组的安全性、可靠性等成为十分紧迫和重要的问题。
对于高速动车组而言，转向架的重要性更是不言而喻。
转向架是铁路车辆的基本零件之一，其性能直接关系到铁路车辆的安全性、稳定性和可靠性。
论文以CRH2动车组轮对与轴箱弹簧为研究对象，并建立其有限元模型。
按照UIC标准，应用solidworks对其进行CAD/CAE设计分析。
动车组拖车转向架基本参数CRH2项目规格设计最高速度/km/h 250营业最高速度/km/h 200额定轴重/kN 137.2（14t）满员时最大轴重(200%定员/kN) 156.8（16t）编组能通过的最小曲线半径/m 180转向架转角/度 4.0轴距/mm 2500车轮直径/mm 860关键词：solidworks 轮对轴箱弹簧 CAD/CAE轮对的CAD/CAE分析车轴的CAD/CAE分析一、问题描述在国际上，机车车辆车轴结构设计主要采用两种设计方法：1、日本工业标准JIS E 450l 一1995《铁道车辆一车轴强度设计方法》2、国际铁路联盟标准UIC515—3／1994《铁道车辆／转向架一走行部／车轴计算方法》或欧洲标准EN13103—2002《轮对和转向架／非驱动车轴——设计方法》和EN13104—2002《轮对和转向架/驱动动车轴——设计方法》拖车转向架用轮对由车轴、车轮(也带有制动盘—简称轮盘)、轴制动盘（简称轴盘）及轴承构成。
车轴：采用空心车轴（φ60mm通孔），车轴表面实施高频淬火。
车轮：采用整体碾钢车轮，磨耗型踏面。
车轮直径新制时为860mm，最大磨耗时为790mm。
轮盘：锻造。
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动车组设计大作业CRH2动车组轮对与轴箱弹簧CAD/CAE设计班级：XXXXXXXXX姓名：XXXX学号：XXXXXX（XXXXX）摘要:在我国，铁路是国家的重要基础设施、国民经济的大动脉和大众化交通工具，在交通运输行业中起着主导性作用。
随着时速200km/h高速动车组的引进，如何评价引进动车组的安全性、可靠性等成为十分紧迫和重要的问题。
对于高速动车组而言，转向架的重要性更是不言而喻。
转向架是铁路车辆的基本零件之一，其性能直接关系到铁路车辆的安全性、稳定性和可靠性。
论文以CRH2动车组轮对与轴箱弹簧为研究对象，并建立其有限元模型。
按照UIC标准，应用solidworks对其进行CAD/CAE设计分析。
动车组拖车转向架基本参数CRH2项目规格设计最高速度/km/h 250营业最高速度/km/h 200额定轴重/kN 137.2（14t）满员时最大轴重(200%定员/kN) 156.8（16t）编组能通过的最小曲线半径/m 180转向架转角/度 4.0轴距/mm 2500车轮直径/mm 860关键词：solidworks 轮对轴箱弹簧 CAD/CAE轮对的CAD/CAE分析车轴的CAD/CAE分析一、问题描述在国际上，机车车辆车轴结构设计主要采用两种设计方法：1、日本工业标准JIS E 450l 一1995《铁道车辆一车轴强度设计方法》2、国际铁路联盟标准UIC515—3／1994《铁道车辆／转向架一走行部／车轴计算方法》或欧洲标准EN13103—2002《轮对和转向架／非驱动车轴——设计方法》和EN13104—2002《轮对和转向架/驱动动车轴——设计方法》拖车转向架用轮对由车轴、车轮(也带有制动盘—简称轮盘)、轴制动盘（简称轴盘）及轴承构成。
车轴：采用空心车轴（φ60mm通孔），车轴表面实施高频淬火。
车轮：采用整体碾钢车轮，磨耗型踏面。
车轮直径新制时为860mm，最大磨耗时为790mm。
轮盘：锻造。
轮盘外径为725mm（有效外径720mm），组装时的厚度为133mm。
轴盘：轴盘由压装在车轴上的轮毂和通过螺栓安装在轮毂的制动盘构成，仅安装在拖车转向架用的车轴上。
二、CAD设计（CAD零件工程图）车轴的建模过程：拉伸轴身→切轴颈→切防尘板座→切轮座（切轴身）→倒角→镜像→完成车轴零件图：车轴造型图：车轴工程图：见附录1：三、CAE 设计1. 受力分析根据欧洲EN 13104对车轴进行计算：对CRH2动车组，车辆重心到轴中心线高：1h =1055mm,轴颈中心距2b=2000mm,一根车轴的簧上质量1m =12.4t （其中g=9.8N ／kg ）11121111211121211221122112112222(0.6250.0875/)(0.6250.0875/)0.350.175[()()()(2)(2)]/2[()()()]/2P h b m g P h b m g Y m g Y m gQ P b s P b s Y Y R F s y F s y s F Q P b s P b s Y Y R F y F y s F =+=-===+--+-----+=+------+以上各式中ml 近似为轴箱簧上质量，F1和F2分别为左右轴盘的质量，F11和F22分别为左右轮盘的重量，y1和y2分别为左右轴盘中心与左侧轴颈的垂直距离。
以上参数的取值见表3，各种载荷的计算结果见表4。
表3 CRH2 动车组拖车车轴参数取值1m kg 1h mm b mm s mm R mm 1y mm 2y mm 12400105510007474303931093表4 CRH2 动车组拖车车轴载荷计算结果，单位：KN1F2F11F22F1P2P1Y2Y1Q2Q2.12.12.22.287.264.742.521.395.754.92. 应力分析1) 前处理：A. 定类型：静态分析B. 画模型：C. 设属性：合金钢D. 分网格： 2) 求结果：A. 添约束：B. 加载荷：C. 查错误：载荷列表后进行检查。
D. 求结果：进行有限元分析 3) 后处理：A. 列结果：列约束反力B. 绘图形：绘制变形图、应力图和外边界路径图位移图应变图应力图C. 显动画：显示变形动画和应力动画D. 下结论：运行结果与受力分析结果比较，相差不大，结果可信。
3. 强度评价CRH2动车组拖车车轴材料S38C ，采用高频淬火热处理和滚压工艺，根据JIS E4502取车轴的疲劳许用应力为147MPa ，可见，按照日本标准，该车轴满足设计要求。
经分析，车轮受力最大处符合强度评价准则。
12v 1300b 123wb b ()/4,,()()//M j g W M M M rP Q a l yR m M M M Z n ασσσ=-==++-⎫⎪=++⎬⎪=⎭00L /,()/,,()/2,Q hp j R h r P g P W y a l j g l x yα==+==+--=+车轮的CAD/CAE分析一、问题描述车轮是轮对的重要组成部分，其疲劳强度直接关系到动车组运行的安全性、可靠性、稳定性等，故动车组车轮需进行车轮静强度、动强度和轮轴过盈配合强度等3个方面的分析。
UIC 510—5/2003《整体车轮技术条件》EN 13979—l/2003《铁路应用轮对和转向架车轮技术验收程序》第一部分：锻制和轧制车轮二、CAD设计（CAD零件工程图）车轮的建模过程：拉伸轮胚→切左腹板→切右腹板→旋踏面→打轮毂孔→倒角→完成车轮的零件图：车轮的造型图：车轮的工程图：见附录2三、CAE设计1.受力分析根据UIC 510-5：2003（整体车轮技术）标准进行车轮设计，对于安装到动轴上的车轮，考虑车轮通过直线、曲线和道岔时的载荷。
注：考虑我国车轮尺寸，图中尺寸应有所改动。
根据UIC 510-5：2003（整体车轮技术）标准进行车轮设计，对于安装到动轴上的车轮，考虑车轮通过直线运行、曲线通过和道岔通过三种工况，CRH2动车组拖车车轮受力如图3.2.1所示，有关符号如下：Q：满轴重静态载荷 Q=7250 kgg：重力加速度（m.s-2）FZ：轮轨垂向力，Fz=1.25Q.g（KN）FY：轮轨横向力，FY=0.7Q.g(KN)工况1：直线运行Fz=1.25Q.g1.25×7250×9.8=88.8kN横向力：Fy1=0工况2：曲线通过Fz=1.25Q.g =88．8kNFY=0.7Q.g =49．7kN工况3：道岔通过Fz=1.25Q.g =88．8kNFY2=O．42Q.g=29．8 kN2.应力分析1)前处理：A.定类型：静态分析B.画模型：C.设属性：合金钢D.分网格：如下图所示2)求结果：A.添约束：在对称面上施加对称约束B.加载荷：由于车轮有蠕滑现象，所以加载区域是一个面而不是一个点，C.查错误：载荷列表后进行检查。
如下图D.求结果：进行有限元分析3)后处理：A.列结果：列约束反力B.绘图形：绘制变形图、应力图和外边界路径图位移图应变图应力图C.显动画：显示变形动画和应力动画D.下结论：运行结果与受力分析结果比较，相差不大，结果可信。
3.强度评价车轮辐板上所有节点的动应力范围应低于许用应力，即：1)用加工中心加工的车轮＜360 MPa；2)未用加工中心加工的车轮＜290 MPa；3)最大Von Mises应力低于车轮材料弹性极限（355 MPa）。
经分析，车轮受力最大处符合强度评价准则。
轮对的造型图、工程图及装配过程一、轮对的造型图二、轮对的装配三、轮对的工程图：见附录3轴箱弹簧（外簧）的CAD/CAE分析一、问题描述二、CAD设计（CAD零件工程图）外簧的建模过程：三段等距螺旋线→组合曲线→画簧条直径扫描→切支撑圈→完成外簧的造型图：三、CAE设计1.受力分析2.应力分析1)前处理：A.定类型：静态分析B.画模型：C.设属性：合金钢D.分网格：如下图所示2)求结果：A.添约束：在对称面上施加对称约束B.加载荷：由于给弹簧加力，计算过程中因受力不均将会产生偏斜，所以加载过程中采用加位移的方法加载。
C.查错误：载荷列表后进行检查。
如下图D.求结果：进行有限元分析3)后处理：A.列结果：列约束反力B.绘图形：绘制变形图、应力图和外边界路径图位移图应变图应力图C.显动画：显示变形动画和应力动画D.下结论：运行结果与受力分析结果比较，相差不大，结果可信。
3.强度评价弹簧位移1mm时的力即为弹簧的刚度，可看出的静强度满足要求。
在进行CAE设计时，由于支撑全会对计算结果有影响，所以将支撑圈压缩，并将有效圈切割后分析。
经计算内簧的挠度为：43.3mm。
附录附录1CRH2车轴工程图CRH2车轴工程图CRH2轮对工程图。