铁道车辆结构强度分析理论(概述)
动车车轴的强度与刚度分析
动车车轴的强度与刚度分析动车作为现代高速铁路的重要组成部分，其安全与运行的稳定性直接关系到旅客的出行安全与乘车的舒适性。
车轴作为动车的重要部件，承担着传递车辆荷载并保持车辆稳定性的重要作用。
因此，对动车车轴的强度与刚度进行分析和评估非常关键。
首先，我们来讨论动车车轴的强度分析。
车轴在运行过程中承受着巨大的荷载，因此其强度至关重要。
强度分析的目标是确定车轴的最大应力以及潜在的应力集中区域，以确保其不会超过允许的应力范围。
在强度分析中，首先需要确定车轴的几何参数，如直径、轴段长度和圆角半径等。
这些参数对于确定车轴的强度至关重要。
然后，根据车轴所承载的荷载情况，进行受力分析，包括轴向力、弯矩和剪力等。
通过受力分析，我们可以计算出车轴在不同受力情况下的应力分布情况。
最后，我们将这些应力与车轴的材料强度进行比较，以确定车轴是否足够强度，是否需要调整几何参数或使用更高强度的材料。
此外，在车轴的强度分析中，还需要考虑到疲劳、腐蚀等因素对车轴强度的影响。
疲劳是指在车轴长时间运行过程中由于循环加载导致的疲劳寿命降低。
因此，在强度分析中，需要对车轴进行疲劳寿命评估，以保证其在正常运行寿命范围内。
另外，车轴也容易受到腐蚀的影响，因此，在强度分析中，需要评估车轴的腐蚀情况，并采取相应的防腐措施，以确保车轴的强度不会受到损害。
接下来，我们来讨论动车车轴的刚度分析。
车轴的刚度对于保持车辆的稳定性和转向性能至关重要。
刚度分析的目标是确定车轴的刚度，并对其刚度进行评估，以确保车轴在运行过程中满足转向和稳定性等要求。
刚度分析首先需要确定车轮与轨道之间的接触力对车轴的影响。
接触力是车轴传递荷载的关键因素之一，它不仅与车轮与轨道之间的摩擦特性相关，还与轨道的几何参数以及车轴的弯曲刚度等因素有关。
因此，在刚度分析中，需要对车轮与轨道之间的接触力进行建模和计算。
另外，刚度分析还需要考虑车轴的弯曲刚度和扭转刚度。
弯曲刚度是指车轴在受到横向荷载作用下的变形情况，而扭转刚度是指车轴在受到扭矩作用下的变形情况。
轨道动力车车架结构强度与刚度分析
轨道动力车车架结构强度与刚度分析轨道动力车（也称轨道摆臂车）是一种用于铁路轨道维护和检修的专用车辆，具有高强度、大承载能力和良好的机动性能。
为了确保轨道动力车在作业过程中能够稳定可靠地运行，其车架结构的强度和刚度至关重要。
本文将对轨道动力车的车架结构强度和刚度进行分析。
一、车架结构介绍轨道动力车的车架结构通常由前后挂架和车身组成。
前后挂架由前后桥架、摆臂、液压缸、弹簧等组成，能够实现对车架的支撑和挂载功能。
车身包括车体、机械室、电器室、操纵室等，是车辆的主体部分。
车架结构的强度和刚度决定了车辆的安全性、稳定性和可靠性。
车架结构的强度是指在受到载荷作用时，车架不会发生破坏或变形的能力。
轨道动力车在作业过程中承受着来自铁轨、震动、重载等多种外力作用。
因此，车架结构必须具有足够的强度来承受这些载荷。
轨道动力车的车架一般采用焊接结构，由高强度钢材制成。
车架上的各个构件都需要进行强度计算，以确保其能够承受规定的载荷。
车架结构的强度分析通常包括静力分析和动力分析两个方面。
其中，静力分析重点在于求解各个构件的应力，而动力分析则关注车架在受到随机载荷或冲击载荷时的响应。
车架结构的强度设计应该基于最恶劣的工况来进行。
对于轨道动力车而言，最恶劣的工况通常是承载最大的荷载和经历最大的抗震振动。
因此，在车架结构设计过程中，需要考虑到载荷的大小、方向和应用点，以及地震参数等因素。
车架结构的刚度分析包括两个方面：静态刚度和动态刚度。
静态刚度描述了在静态条件下车架的变形程度，是指车架对静载荷的响应能力。
动态刚度描述了车架在运行时的变形程度，是指车架对动载荷的响应能力。
车架结构的刚度分析需要考虑到各个构件的刚度、刚度分布和组合方式等因素。
车架结构刚度的设计与强度的设计一样，应该基于最恶劣的工况进行。
在刚度设计过程中，需要考虑到各个因素的综合作用，如车架斜率、轴距、质量分布、减震器等因素。
四、结论1. 轨道动力车车架结构的焊接点、受力点等部位强度应该要满足各项使用、承载的力学要求。
某型小汽车运输铁路专用车车体强度分析及结构优化
某型小汽车运输铁路专用车车体强度分析及结构优化某型小汽车运输铁路专用车车体强度分析及结构优化1.引言某型小汽车运输铁路专用车是一种用于将小汽车从一个地点运输到另一个地点的专用车辆。
为了确保车辆的安全和稳定运行，需要进行车体强度分析和结构优化。
本文将对该型号车辆车体进行强度分析，并提出结构优化方案。
2.车体强度分析2.1 模型建立首先，对该型车辆进行三维建模。
选择合适的软件，进行车辆车体的建模和网格划分，得到完整的有限元模型。
模型的划分应按照车身结构进行，包括车身底板、车身壳体、支撑结构等。
2.2载荷分析根据设计标准和实际使用情况，确定各种载荷条件。
主要包括静态荷载、动态荷载和温度荷载等。
静态荷载包括自重、车辆载荷和小汽车载荷等；动态荷载包括行车、刹车、转弯等时产生的加速度；温度荷载则是指因温度变化引起的应力。
2.3边界条件的设定根据实际情况，设定相应的边界条件。
例如，固定底板和支撑结构的连杆连接处，设定其固定约束。
同时，还需设置诸如悬挂、支撑连接处的约束。
2.4材料性能参数设置选择车辆的主要构件材料，并设置相应的材料性能参数。
包括杨氏模量、泊松比、抗拉强度、屈服强度等。
这些参数直接影响整个模型在载荷作用下的变形和应力情况。
2.5加载及分析根据前述模型的建立、载荷和边界条件的设定以及材料性能参数的设置，进行有限元分析。
根据模拟结果，获取车体在不同荷载工况下的应力、应变等信息。
3.结构优化根据车体的强度分析结果，进行结构优化。
主要通过调整结构的材料、厚度和减少不必要零件等方式，提高车身的强度。
优化的目标是在保证车辆运行稳定的前提下，尽量减少车身的重量。
3.1选用优质材料根据强度分析结果，选择优质材料以提高车体的强度。
合理选择材料可以有效减少车身的重量，并且提高车身的刚度和抗拉强度。
3.2优化车身结构通过优化车身结构，减少不必要的零件和连接件，降低车身的重量。
可以使用拓扑优化方法，分析不同结构形式下车体的强度。
铁道工程电子教材-3轨道结构力学分析资料
第一节概述轨道结构力学分析，就是应用力学的基本理论，结合轮轨相互作用的原理，分析轨道在机车车辆不同的运营条件下所发生的动态行为，即它的内力和变形分布；对主要部件进行强度检算，以便加强轨道薄弱环节，优化轨道工作状态、提高轨道承载能力，最大眼度地发挥既有轨道的潜能，以尽可能少的投入取得尽可能高的效益。
此项工作还可以对轨道结构参数进行最佳匹配设计，为轨道结构的合理配套和设计开发新型轨道结构类型及材料提供理论依据。
因此，轨道结构力学分析是设计、检算和改进轨道结构的理论基础。
随着铁路运输向高速、重载方向的发展，运量大、密度高的状况都将对轮轨运输系统提出更多、更新的要求。
行车速度愈高，安全问题愈突出，要保证高速列车运行平稳、舒适、不颠覆、不说轨。
运载重量愈大，轮轨之间的动力作用越强，对轨道结构的破坏作用也越严重。
因此，进一步深入研究轮轨相互动力作用规律，寻求降低轮轨相互作用的途径，对于保证轨道的强度和稳定，减少维修工作量，延长设备使用寿命都具有十分重要的现实意义。
分析轮轨相互作用的动力响应，首先应建立一个能较真实地反映轨道结构和机车车辆相互作用基本力学特征的模型，模型的选用取决于研究问题的侧重点及分析的目的，抓住主要环节，略去次要因素，既要求计算简单又要求有必要的精度，历来是简化分析模型的一条根本原则。
在研究轨道结构的动力响应时，人们往往以轨道部分为主体，在模型中反映得要详细些，而对机车车辆部分则简化作为一个激扰源向主系统输入，按照激扰输入--传递函数(系统特性)--响应输出的模式来分析轨道系统的振动。
结构物的动力行为根本不同于其静力行为，前考比后者要复杂的多。
由于机车车辆簧上及簧下部分质量的振动而产生的，作用于轨道上的动荷载，其频率较整个轨道，尤其是较钢轨的自振频率低很多，且碎石道床具有很高的阻尼消振作用，故而不能充分激发起轨道的振动，这种动荷载对轨道所产生的作用基本上相当于静荷载，基于这种认识，发展起来的传统的轨道强度计算理论与方法已形成比较成热的体系。
铁道车辆转向架构架疲劳强度研究
铁道车辆转向架构架疲劳强度研究铁道车辆转向架是连接车轮和车体的重要零部件，其主要作用是
支撑车体和传递各种荷载。
在运行中，转向架会遭受到很大的冲击力
和振动力，长时间使用后会出现疲劳损伤，进而影响其性能和安全性。
因此，疲劳强度是铁道车辆转向架设计和制造过程中需要重点考
虑的问题之一。
疲劳强度研究是指通过对转向架架构和材料进行力学
分析和实验研究，评估其在长期疲劳循环中的承载能力和寿命，从而
确定合理的架构设计和材料选取方案。
具体来说，疲劳强度研究需要进行以下方面的工作：
1. 车辆运行工况分析：通过对车辆运行时所受到的各种荷载进行
分析，确定转向架在运行过程中所承受的最大荷载大小和作用方向等。
2. 架构设计和优化：考虑运行工况下的荷载要求，针对转向架结
构进行设计和优化，使其能够在较长时间内保持安全可靠的运行状态。
3. 材料选取和试验验证：根据转向架的设计要求，选择合适的材料，并进行相应的试验验证，以确定其在疲劳循环中的强度和寿命。
4. 疲劳强度评估：通过对转向架进行计算和试验，评估其在疲劳
循环中的承载能力和寿命，为设计和制造提供参考和指导。
总之，铁道车辆转向架的疲劳强度研究是一项十分重要的工作，
旨在保障铁路运输的安全和可靠性。
CRH3型动车组中间车车体结构强度分析
CRH3型动车组中间车车体结构强度分析郭春丽1,齐淑萍2(1.河北理工大学机械学院,河北唐山 063009)(2.唐山机车车辆厂高级技校,河北唐山 063030)摘要:在充分了解分析CRH3铝合金中间车车体结构和材料力学性能的基础上,采用有限元分析软件ANSYS建立车体有限元模型,参照相应规范,对车体在垂直载荷、纵向压缩、拉伸、气动及合成载荷工况作用下的强度和刚度进行校核,并为铝合金车体结构的改进和优化设计提供依据。
得出结论:车体强度、刚度满足要求。
此外还对铝合金设计中应注意的问题提出了有价值的建议。
关键词:铝合金车体结构;有限元分析;载荷中图分类号:TH12 文献标识码:A 文章编号:1672-1616(2010)13-0047-04有限元法是将连续的物体离散化,分解为由有限个单元组成的模型,即进行网格划分,进行离散化模型求数值解[1]。
笔者采用有限元分析软件ANSYS建立了车体有限元模型。
ANSYS软件是融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元分析软件,可广泛用于核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程等一般工业及科学研究,它具有多物理场解析、非线性计算、耦合场的分析、设计优化以及开放性等特点[2]。
1 CRH3动车组车体结构的主要技术特点CRH3车体采用大型挤压中空铝型材焊接而成,司机室采用弯曲铝型材梁和板状铝型材作蒙皮的焊接结构。
底架、侧墙和车顶采用大型空心截面的挤压铝型材,中空挤压型材的长度可达车体全长。
车体承载结构是由底架、侧墙、车顶、端墙以及设备舱组成的一个整体。
中间车的三维图和铝合金车体结构图分别如图1和图2所示。
CRH3动车组主要技术参数见表1。
车体主要组成部分的特点如下。
底架:主要由2大部分组成 底架前端和地板。
它们通过连接梁、连接板相连,连接梁为型材,连接板可以调整宽度,保证车体长度。
图1中间车的三维图图2 铝合金车体结构图表1 CRH3动车组主要技术参数参数名称参数值车辆长度中间车24825mm,端车25860mm车体宽度3265mm轴重17t车体自重约11t最高运行速度350km/h侧墙:在型材内侧有T型槽或L型导轨,用来安装内装件或设备。
车辆结构强度设计与分析
2、弹簧刚度误差引起的垂向斜对称载荷
3、垂向斜对称载荷的实际算法
七、制动时的载荷
第四节 车辆强度分析
一、车辆按有限元法计算时应考虑的主要问题 （一）合理的确定计算模型 （二）正确选用或编制合适的结构分析软件 （三）计算结果的处理
二、计算实例
三、车辆上常用材料及许用应力
轨道车辆零部件强度设计
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
2、车轮强度分析载荷 工况
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。
横向力 Fy1=0 Fy2=0.7Q Fy3=0.42Q
除了上述UIC 510-5规定的垂向和横向载荷外，还应 考虑下表所示的载荷条件。
切向载荷(粘着系数＝0.33)
27.5 kN
最大速度情况下(200公里/小时)转速 车轴与车轮压装的最大过盈量 踏面上热处理偏差而产生的应力
1310 rpm 0.30 mm
（2）在正常维修和保养条件下，具有足够的 运用耐久性。
（3）在偶然事件（如脱轨、撞击等）发生时， 能保持必需的整体结构稳定性。
工作适用性、使用耐久性、事故安全性。
轨道车辆结构强度问题反映在以下 几个方面：
（1）结构静力破坏。如零部件破坏，碰撞破 坏。
（2）疲劳失效。耐久性差造成的。 （3）结构动态特性设计不良引起的共振。轻
则导致动力性能恶化，重则引起结构因剧烈振 动而遭损伤甚至毁坏。 （4）难以预测的意外事故引起的结构失效。
四种分析类型：静强度（刚度）分析；疲劳强度 分析；模态分析；耐撞击安全防护设计与分析。
C80B型车体结构的强度及模态分析
C80B型车体结构的强度及模态分析赵戈;钟宇光;张玄;张磊【摘要】以C80B型运煤专用敞车车体为研究对象，应用Pro/E软件建立三维几何模型。
在有限元的理论基础上，论述了车体有限元模型的单元选取、网格划分及边界处理，然后在ANSYS软件中对车体进行静强度分析和模态分析。
结果表明，该车型车体在各种工况载荷作用下，满足《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》要求，同时找出了车体的危险部位，为进一步改进敞车设计提供参考。
%Taking the wagon body of C80B as the object of study, a 3-D geometrical model of the wagon body is set up by software PRO/E. This paper discusses the selection, meshing and boundary processing of the body’s finite element model based on the Finite Element Theory. The static strength analysis and modal analysis of the body are conducted with the software ANSYS. The results showed that the vehicle body meets the requirements of the strength design of railway vehicles and test code for identification. At the same time, the dangerous parts of the car-body are found out, providing references for further improving wagon car design.【期刊名称】《应用科技》【年(卷),期】2013(000)005【总页数】6页(P1-6)【关键词】敞车车体;静强度分析;模态分析【作者】赵戈;钟宇光;张玄;张磊【作者单位】哈尔滨工程大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨 150001【正文语种】中文【中图分类】U272.2铁路是国家的重要基础设施，国民经济的大动脉，承担着繁重的客货运输任务，尤其在煤炭、原油、钢铁等关系国计民生的大宗物资运输方面的作用是无可替代的.我国铁路实施跨越式发展战略以来，特别是在经历了第5次大面积提速后，铁路货运能力有了较大提高.近年来，我国机车车辆工业企业研制了一批载重80 t级的运煤专用敞车，有效缓解了我国铁路紧张的运输局面.以齐齐哈尔轨道交通装备有限公司主持研制的C80B型运煤专用敞车的车体为研究对象，根据相关数据，在Hyper Mesh中建立详细的车体有限元模型.应用有限元分析软件 ANSYS中对车体结构进行静强度分析，以验证车体的强度和刚度，同时依据车体有限元模型的模态分析，初步了解车体的动力学特性，对以后相关车体结构的改进来说，具有一定的借鉴意义.1 车体结构和性能参数文中研究的C80B型敞车车体结构为有中梁的平地板全钢焊接结构，主要由底架、前端墙、侧墙、撑杆、上心盘和下侧门等组成.该车与货物接触的侧墙及前端墙的主要型材、板材及地板采用屈服强度为345 MPa的TCS345经济型不锈钢（底板厚度为5 mm板材，侧墙和前端墙为4 mm板材）；底架的框架（地板除外）主要型材、板材采用屈服强度为450 MPa的Q450NQR1高强度耐火钢；上心盘和冲击座由C级铸钢整体铸造.底架由中梁、枕梁、大横梁、小横梁、纵向梁、地板、旁承和上心盘等组成；侧墙由侧柱、门柱、上侧梁、上门框和侧板等组成；前端墙由端板、横带、角柱、上端梁及加强柱等组成；该车内设有 3组水平撑杆，其中撑杆座与撑杆采用铰接结构连接；为了使车体内的颗粒货物方便清扫，在每个侧墙中下部设置一个下侧门；在底架枕梁上设置了加长的顶车垫板.其主要性能参数[1]如表1所示.表1 主要性能参数主要性能参数载重/t 80自重/t 20轴重/t 25正常运营速度/（km·h-1） 100车辆长度/mm 12000车辆定距/mm 8200车体内长/mm 10550车体内宽/mm 2976车体内高/mm 2708下侧门高×宽/mm×mm950×7482 车体有限元建模由于车体结构及受力是对称的，故可建立车体的二分之一模型，对车体进行分析研究.首先在三维几何软件Pro/E绘制C80B车体的半车几何模型（见图1），然后导入Hyper Mesh中进行网格划分，最后在有限元软件ANSYS12.0中进行分析计算.图1 半车几何模型1.侧墙枕柱；2.前端墙；3.前端墙横带；4.中梁；5枕.梁；6.侧墙侧柱；7.侧墙2.1 单元的选取及网格划分C80B运煤敞车为全钢焊接结构，其车体结构主要由不同厚度的钢板焊接组成，这些板结构既承受板平面内载荷引起的拉压变形又承受垂直于板平面载荷带来的扭转变形，对比有限元的相关理论[2]，在线性静强度分析中，对车体离散时采用板壳单元 Shell63.Shell63单元为空间4节点变形结构，每个节点有6个自由度，分别沿节点坐标系X、Y、Z方向的平动和绕节点坐标系X、Y、Z轴的转动.为了准确模拟车体的受力特征，在车体与转向架的接触位置的上心盘和旁承建立Beam4梁单元.根据组成车体部件的特征（长度远大于厚度），本文在有限元前处理软件Hypermesh10.0划分网格，先抽取其中性面，再进行几何清理和修复，提高网格划分的质量[3].通常在对结构建模时，对焊缝直接以板壳单元简化焊缝甚至于不对其进行详细的建模处理，这对于结果准确性有很大的影响.文中分析的车体结构为全钢焊接结构，对焊缝的处理更加重要，最简单也最实用的方法就是将焊缝简化为2块板的直接连接，重叠部分在较大的板面上赋予两块板的厚度来建模，也就是应用粘贴和搭接处理车体板结构之间的连接[4].在 T型的焊接结构的建模过程中，采用的是共节点的方式来模拟焊接部分[5]，如图2所示.图2 T型焊接模型的建模二分之一车体有限元模型共有单元75649个，节点72917个.模型经检查没有出现畸变单元，有限元模型如图3所示.图3 半车有限元模型2.2 边界条件处理在有限元分析中，经常使用这种对称或反对称条件来简化模型[2].文中在分析车体模型时，取二分之一车体有限元模型计算，以车体的横向、垂向、纵向分别为坐标系的Z轴、Y轴、X轴，车体的横向对称面为XY面.对于结构分析而言，在对称面上施加对称约束是指平面外移动和平面内旋转被设置为零，即U z = 0,θ x = 0,θ y= 0；在对称面上施加反对称约束是指平面内移动和平面外旋转被设置为零，即U z = 0,θ x = 0,θ y= 0.同时在车体和转向架的连接构件上心盘施加弹性全约束[6].2.3 车体材料特性无论是对车体进行静强度计算还是模态分析，其车体材料特性必不可少.车体作为全钢焊接结构，材料可分为母材和焊材，即没有焊接的区域称为母材，构件焊接部分材料已不同于其中任何一种组成材料.在文中按照焊接结构的建模方式的不同，其材料特性可按照屈服极限较小的母材材料特性来计算.母材特性如表2所示.表2 母材材料特性材料屈服极限/MPa密度/(kg·m-3)弹性模量/MPa 泊松比Q450NQR1 450 7850 2.05e5 0.3 TSC345 345 7850 2.05e5 0.293 车体有限元计算3.1 基本载荷及组合工况根据TB/T1335-1996规范说明，结合C80B提供的有关数据经过计算，作用在车体上的基本载荷及受力的具体部位如表3.表3 基本载荷及作用位置载荷作用位置大小垂向静载荷/kN 底板 901.6垂向总载荷/kN 底板 1108.6侧向力/kN 底板 98.05扭转载荷/kN·m 旁承 40散货侧压力（第一工况）/Pa 侧墙 4426.3散货侧压力（第二工况）/Pa 侧墙 13132.6散装货物侧压力/Pa 前端墙 78325.7纵向拉伸力/kN 前从板 2250纵向压缩力a/kN 后从板 2500纵向压缩力b/kN 后从板 2800考虑车体在实际中的运行情况和《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》的要求，在有限元分析计算时要考虑组合工况如表4.表4 组合工况工况载荷系数工况1：垂向总载荷 1工况2：垂向总载荷+侧向力+扭转载荷+散货侧压力（第一工况）+纵向拉伸力 1工况 3：垂向总载荷+扭转载荷+侧向力+散货侧压力（第一工况）+纵向压缩力a 1工况4：垂向静载荷+散货侧压力（第二工况）+散装货物侧压力+纵向压缩力b 13.2 计算结果分析根据上述载荷工况的具体情况，以相对应的形式施加于相应的位置，应用ANSYS12.0软件对该敞车车体进行有限元静强度分析.计算结果如表5，各应力云图如图4～7所示.表5 4种工况下最大应力及位置工况最大应力发生位置最大应力/MPa许用应力/MPa 1 前端墙与中梁连接附近 227.143 3802 前端墙与中梁连接附近 263.8563803 前端墙与中梁连接附近 284.090 3804 侧墙枕柱与端墙横带连接处 292.657 380图4 工况1应力云图车体在工况1的条件下的应力云图表明作用在地板面上的载荷几乎全部传递到底架的各个梁构件上，前端墙和侧墙上靠近地板的金属板承受部分载荷.车体的最大应力为227 MPa，发生在前端墙与中梁的连接部分.图5 工况2应力云图在计算车体在工况2条件下的车体受力时，对其边界采用反对称约束，散货侧压力运用梯度加载的方式施加.计算结果表明，工况2载荷的影响范围涉及整个中梁及枕梁，其最大应力区域也分布在中梁上，其值为263 MPa.图6 工况3应力云图工况3与工况2的边界条件相同，只是把车钩拉伸力替换为车钩压缩力.此时，车体中梁及前端墙连接处应力较大，其次是中梁与上心盘连接部分.图7 工况4应力云图重载货车在运动状况发生变化时，例如启动、加速及刹车等，散体货物对车体前端墙的作用力会随之发生较大的变化，会严重损坏车体结构.对车体前端墙在最严厉的条件下进行受力分析（工况4），结果表明，整个前端墙受力都比较大，其最大应力区域在横带与侧柱连接处，最大值为292 MPa.通过上述结果分析可知，工况2、3和4的最大当量应力发生位置大都在连接处，其最大应力值为292.657 MPa，在许用应力范围之内.其余位置的应力都相对较小，符合我国车辆强度规范的要求[8].4 车体模态分析如今，铁路车辆正在向高速重载的方向发展，简单的静力学分析已经不能够满足结构安全性的要求，尤其在车辆高速运行时，轨道激励被放大，当激励频率与车体的固有频率接近时，可能引起车体结构的共振，车体结构会发生剧烈振动，带来车体的疲劳破坏或者大位移变形.通常的解决方法是加强破坏部分的强度，但这不能从根本上解决问题，时间一长还会发生断裂.从根本上解决问题就是要避免共振，即改变车体结构的固有频率或者改变激励源的固有频率.一般来说，激励的固有频率是不容易改变的，相对来说改变车体结构的固有频率是常用的做法.本节车体模态分析其中一个目的就是计算车体的固有频率，避开与激励产生共振，引起疲劳破坏. 模态分析是用来确定一个机械结构的固有频率和振型，其核心内容为求解机械结构振动的特征值问题.在有限元法理论中，对于一个多体系统，其振动的动力学矩阵方程 [7]：式中M、C、K、F分别代表质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵、载荷向量相应向量；为机械结构的加速度、速度及位移向量.在有限元分析程序中，无阻尼的情况下，式（1）可简化为式中ω、ψ为特征值和特征向量.模态分析就是求解上述简化方程，也就可求解出结构的固有频率ω和结构振型ψ.在ANSYS12.0软件中，采用Block Lanczos模态提取法对车体模型进行模态分析.因为车辆产生振动时的能量大都在低频区域，也就是车体的典型振动对车体的破坏性最大.在文中对车体模态分析是采用零自由度约束[9]，即在车体的上心盘处的X、Y、Z方向不施加约束.前6阶的模态都会是零，表现为刚体的平动或转动，主要是观察后面大于零的模态，取8个阶次的固有频率及相应振型，如表6和图8所示. 表6 车体的各阶次频率和振型阶次频率/Hz 振型1 4.4240 一阶扭转2 10.652 一阶横向弯曲3 13.489 二阶横向弯曲4 17.524 三阶横向弯曲5 23.797 局部振动6 24.808 局部振动7 25.290 局部振动8 25.471 局部振动图8 车体部分模态振型在车体的模态分析中，由于采用的是零自由度约束，因此前6阶模态为车体刚性振动模态，即典型振动模态，其频率比较小，在文中不列出.第1阶模态到第4阶模态为车体的整体弹性振动和局部振动的结合，第5阶模态以后为车体侧墙的局部弹性振动，振幅变化主要集中在与撑杆相连接的侧墙上.整体来看，车体连续振型之间没有太大的突变，刚度分配比较合理.5 结束语对C80B型运煤敞车车体进行有限元建模并进行静强度分析和模态分析.在不同工况下，有限元静应力分析得出的车体的最大应力值，对比我国现行的《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》，车体符合刚度和强度要求.同时静强度分析结果也指出车体结构的薄弱部位，如车体端墙上的加强柱与中梁连接的位置等，这为将来的改进提供一定的参考.另外，通过对车体的模态分析，更进一步了解车体的动力学特性.分析结果可知，车体的模态集中在20～30 Hz，且后面的模态振型大都集中在侧墙和端墙，说明这是在车辆运行过程中要重点关注的部位.参考文献：[1]王胜坤.C80B(C80BH)型不锈钢运煤敞车的研制[J].铁道车辆, 2007, 45(10): 16-20.[2]王勖成.有限单元法[M].北京: 清华大学出版社, 2003:381-420 .[3]贺李平, 龙凯, 肖介平.ANSYS13.0与HyperMesh11.0联合仿真有限元分析[M].北京：机械工业出版社, 2012: 16-20 .[4]杨爱国, 张志强, 杨江天.基于有限元建模的敞车轻量化设计[J].中国铁道科学, 2007, 28(3): 79-83.[5]RICHMOND S.Finite element analysis of freight car structures for fatiguelife prediction[C]// Proceedings of JRC2006 Joint Rail Conference.Atlanta, USA, 2006: 4-6.[6]范国海, 张纯义, 关晓丽, 等.车辆结构建模中的几个难点及对策[J].大连铁道学院学报, 2000, 21(3): 7-12.[7]曹树谦.振动结构模态分析——理论、实验与应用[M].天津: 天津大学出版社, 2001: 23-78 .[8]TB/T1335-1996, 铁道车辆强度设计及试验鉴定规范[S].[9]郭志全, 徐燕申, 杨江天.基于 FEM 的新型运煤敞车的结构模态分析[J].机械强度, 2006, 28(6): 919-922.。
轨道动力车车架结构强度与刚度分析
轨道动力车车架结构强度与刚度分析
轨道动力车是一种在铁路轨道上运行的特种车辆，其车架结构的强度与刚度是保证车
辆安全稳定运行的重要因素。
下面将从轨道动力车车架结构的强度与刚度两个方面进行分析。
轨道动力车车架结构的强度分析。
车架结构的强度主要包括抗弯强度和抗压强度两个
方面。
抗弯强度是指车架在运行过程中受到的弯曲力矩产生的弯曲应力，即车架在承受外部
荷载（如列车自身重量、牵引力等）作用下的变形和应力分布。
为了保证车架的抗弯强度，需要合理设计车架的截面形状、材料和尺寸。
采用高强度、高刚度的钢材作为车架的主要
材料，可以提高车架的抗弯强度。
纵向刚度是指车架在纵向方向上受到的拉伸力和压缩力产生的变形和应力分布。
在轨
道动力车的运行过程中，车架会受到列车自身重量和牵引力的作用，产生拉伸和压缩力。
为了保证车架的纵向刚度，需要合理设计车架的纵向梁和纵向连接件，并确保其刚度足够，以减小车架在运行过程中的变形和振动。
轨道动力车车架结构的强度与刚度对于保证车辆的安全稳定运行至关重要。
通过合理
设计车架的结构形式、材料和尺寸，可以增加车架的抗弯强度和抗压强度，并提高车架的
纵向和横向刚度，以确保车辆在高速运行和复杂工况下的稳定性和可靠性。
还需要结合实
际使用情况进行工程设计和结构优化，以满足实际运行的需要。
第二章 铁道车辆的结构及振动的分析
第二章铁道车辆的结构及振动的分析2.1 铁道车辆的特点及组成广义的说，所谓铁道车辆是指那种必须沿着专设的轨道运行的车辆。
车到车辆与其他车辆的最大不同点，在于这种车辆的车轮必须沿专门为它铺设的钢轨上运行。
这种特殊的轮轨关系成了铁道车辆结构上最大的特征，并由此产生许多其他的特点。
1.自行导向：除铁道上运行的机车车辆之外，其他各种各种运输工具都要操纵纵运行方向的机构。
铁道车辆通过其特殊的轮轨结构，车轮即能沿轨道运行而无需控制运行的方向。
2.低运行阻力：除坡道、弯道及空气对车辆的阻力之外，运行阻力主要来自走行机构中的轴与轴承以及车轮与轨面的摩擦阻力。
铁道车辆的车轮及钢轨都是含碳量偏高的钢材，轮轨接触处的变形较小，而且铁道线路的结构状态也尽量使其运行阻力减小，故铁道车辆运行中的摩擦阻力较小。
3.成列运行：由于以上两个特点决定它可以编组、连挂组成列车。
为了适应成列运行的特点，车与车之间需设连接、缓冲装置；由于列车的惯性很大，每辆车均需要设制动装置。
4.严格的外形尺寸限制：铁道车辆只能在规定的线路上行驶，无法像其他车辆那样主动避让靠近它的物体，为此要制定限界，严格限制车辆的外形尺寸以确保运行安全。
铁道车辆从出现初期直至近代，由于不同的目的、用途及运用条件，使车辆形成了多种多样的类型与结构，但均可以概括为有以下六部分组成：（一）车体车体是容纳旅客，装载行包、整备品等的部分。
车体主要由底架、侧墙、端墙及车顶组成。
其中底架是车体的基础，由各种纵向梁、横向梁、辅助梁和底板等组成，承受着作用于车辆上的各种垂直载荷和水平载荷。
因此，车体应具有足够的强度和刚度，其结构形式应考虑车辆的用途，使之互相适应。
（二）转向架转向架是车辆上能相对车体回转的一种走行装置。
它承受着车体的自重和载重，并由机车牵引行驶在钢轨上。
转向架主要由构架、轮对、轴箱、弹簧减振装置、摇枕、基础制动装置、传动装置等部分组成。
转向架必须有足够的强度和良好的运行平稳性，以保证安全运行和满足旅客的舒适性要求。
地铁车体结构的刚度及静强度分析
地铁车体结构的刚度及静强度分析摘要：地铁车体结构的刚度及强度关系到车辆的安全性能，地铁在为人们提供舒适、快捷和便利的同时，应更要注重安全性能。
本文主要利用ANSYS软件对铝合金车体结构的刚度及静强度进行分析，结构证明其车体结构的强度及刚度均满足要求。
关建词：地铁；车体；强度分析；有限元前言随着我国经济的快速发展，各大中型城市轨道交通也进入快速发展阶段，为该城市经济发展注入动力。
地铁车辆车体结构在设计阶段都本着合理、安全可靠等原则进行，确保车辆投入使用后的安全可靠。
随着科技的不断进步，各类计算软件也为车体结构的合理性提供辅助作用，ANSYS软件对铝合金车体结构的刚度及静强度校核也是一种有效的手段。
一、地铁车体结构概述某地铁TC车车体为轻型铝合金全焊接的整体承载结构，由车顶、侧墙、底架、端墙和司机室等几大部件焊接组成。
车顶主体结构由7块（4种）型材组焊而成，车顶设置空调机组平台，机组平台也是由7块（4种）型材组焊而成。
侧墙主要结构由3种不同铝型材组焊而成；侧墙型材焊接采用插接及搭接接口；每个侧墙设4个门口，门口两侧为立柱，立柱由型材加工而成；在单扇侧墙上有窗口开口。
端墙为型材与加强梁组焊结构。
底架由铝地板、边梁、端梁、枕梁和缓冲梁组成。
铝地板由7块（3种）型材通过插接接口组焊而成，铝地板与底架边梁通过搭接接口组焊。
枕梁为焊接而成的箱型结构，枕梁下盖板形状及零部件的设置满足与转向架接口要求。
缓冲梁为焊接而成的箱型结构，上盖板为10mm铝板，下盖板为16mm的铝板，牵引梁为15mm的铝板。
车钩安装座为35mm的铝型材。
二、ANSYS软件有限元模型的建立与计算结果分析（1）有限元模型的建立本文采用大型通用有限元分析软件ANSYS对该TC车铝合金车体进行刚度、静强度、疲劳强度和模态分析。
建立车体有限元模型时，凡是对该车整体刚度及局部强度有贡献的结构，都予以考虑。
为了计算的准确性，模型构成以任意四节点薄壳单元为主，三节点薄壳单元为辅。
车辆结构强度设计与分析
五、侧向力及轮轨间作用力所引起的水平 载荷
（一）转向架在曲线上的三种位置
（二）转向架回转极点的位置
（三）中间位置时转向架的受力分析 1.整个转向架的受力分析
2、轮对的受力分析
3、侧架的受力分析
4、构架的受力分析
六、垂向斜对称载荷
1、弹簧高度误差引起的垂向斜对称载荷
2、弹簧刚度误差引起的垂向斜对称载荷
第八章 车辆结构强度 设计与分析
结构的强度计算，一般包括三个 主要问题：
1.结构承受的作用载荷的分析； 2.确定由于作用载荷在车辆结构中产生的应 力和变形，必要时应校核结构的稳定性； 3.确定结构在保证运输安全及耐久性的条件 下，许用应力、刚度和疲劳评估方法。
轨道车辆结构强度分析的内涵：
（1）承受使用期间可能出现的各种载荷与变
第1节 悬挂元件设计-螺 旋弹簧设计
（1）几何参数
（2）单卷弹簧设计公式
（3）双卷弹簧设计公式 （4）弹簧现代设计
（1）几何参数
D—弹簧中径，即螺旋线圆柱直径 D2=D+d—弹簧外径 D1=D-d—弹簧内径 α—弹簧的螺旋角，即螺旋线的升角 t—簧条间距，即螺旋线的节距 d—簧条直径（mm） H0—弹簧的自由高 n—弹簧的有效圈数，即螺旋线的圈数 —螺旋线的极角 C—旋绕比，C=D/d
•JISE 4501标准
日本JIS E 4501铁 道车辆车轴强度设计方 法和JIS E 4502铁道车 辆车轴品质要求
M 1 ( j g )W / 4, M 2 v M 1 , M 3 rP Q0 ( a l ) yR0 b m( M 1 M 2 M 3 ) / Z n wb / b
轮缘踏面外形作图方法 A.1 各基准线、圆心作图方法(符号标识见图A.1，符号代表的数值见所作外形图样) A.1.1 以OX、OY为坐标轴，X轴为踏面基线。 A.1.2 以O为圆心，R6为半径作弧aa′，交x=L3的直线于O6点。 A.1.3 以O6点为圆心，R6－R5为半径作弧bb′，交位于Y轴左侧x=L2的直线于O5点。 A.1.4 以O5点为圆心，R5－R4为半径作弧cc′。 A.1.5 取G点(－70+B1，H1)，以G为圆心，R4为半径作弧dd′，dd′与cc’交于O4点。 A.1.6 以O4点为圆心，R4为半径作弧ff′。作与ff′相切并与X轴成110°角的直线gg′。 A.1.7 以O6点为圆心，R6+R7为半径作弧mm′，交x=L4的直线于O7点。LMA和ST2型无O7点。 A.2 LMA型轮缘踏面曲线作图方法如下： a) 作x=－70的直线，以O2点(－70+L1，H－R2)为圆心，R2为半径作圆O2；以R1为半径作圆， 与x=－70和圆O2相切；以R3为半径作圆O3，与圆O2和gg′相切；以O4点为圆心，R4为半径作 圆；以O5点为圆心，R5为半径作圆；以O6点为圆心，R6为半径作圆；作斜率为－1/40的直线 段JK与O6圆相切，K点的横坐标为L5； b) 通过K点作－1:ρ的直线段KM； c) MN为5mm×5mm的倒角，KM的长度由轮辋厚度确定； d) 剪切各圆及直线，得外形轮廓，切(交)点为A、B、D、E、F、H、I、J、K、M、N； e) 图中C点为轮缘顶点，G点为轮缘厚度测量点。
动车组车辆车体结构强度分析
动车组车辆车体结构强度分析摘要：本文通过ANSYS有限元分析，对车体在有限元模型上进行了探讨计算与分析比较，利用有限元之间的连接关系，分析前端结构与底架之间的焊缝质量，探讨如何增强车体强度。
关键词：有限元分析动车组车体强度1、前言近年来，随着高速铁路应用的普及与百姓日益增长的乘车需求，动车组车辆的技术应用能力日益增加，其重要性也与日俱增。
车体作为动车组车辆最重要的组成部分，其性能与可靠性将对乘客乘坐舒适度，行车安全，组装稳定性及功能验证等具有非常重要的影响。
2、车体结构介绍车体自身框架设计可为内部结构提供强度与硬度支撑，头车车体由底架、侧墙、车顶、端墙及前端五部分组成，包括两个纵向的边梁及与其相连的横梁、缓冲梁（与车钩相连接）和枕梁，其下部适于安装底架设备。
在车体枕梁之间的中间位置，边架和一些横向的主横梁相连。
波纹地板通过点焊焊接在主横梁上。
每个车体枕梁包括两个加固的表面以便和二系悬挂配合，二系悬挂安装在横向的箱形梁上，箱形梁上还装有不同的支座，以安装车体和转向架之间的连接和减振装置。
车体枕梁主要由低合金高抗拉强度钢制成，再通过电弧焊焊接在边梁上。
在车体的入口处可以安装一个固定踏板，活动踏板的支座置于边梁上面。
整个侧墙由不锈钢制成，由冷拉侧柱和滚压成型的纵向梁通过点焊形成框架，再通过点焊在外边包上平板。
侧墙盖住底架边梁使车体外表面状态良好，侧墙上有开口，用于固定车窗。
端墙为贯通道安装提供接口，端门口两侧都有两个车端立柱、角柱、横梁、车顶弯梁和外部平面覆层组成。
车端立柱焊接在端梁上，车端立柱与底架连接牢固以防止撞击变形。
3、有限元分析过去，机车车辆承载结构强度分析主要采用材料力学、结构力学、弹性力学等的计算方法，随着计算机技术的发展和有限元法的广泛采用，机车车辆承载结构强度分析方法现在主要采用有限元法。
车体结构的有限元分析是新型结构设计的重要内容之一。
贯穿整个设计过程，在方案设计中进行有限元计算可以合理布置车体各部分的位置；在技术设计中进行有限元计算可以合理设计车体各梁件的具体尺寸及板件的厚度和蒙皮尺寸；在施工设计后进行有限元计算可以检验设计的合理性和结构是否达到设计要求，并对车体结构改进提供科学依据。
铁路敞车强度分析
铁路敞车强度分析。
铁路敞车强度是现代鉄道要素中非常重要的一环，它关系到列车运行的安全性和运营企业的利益。
只有当列车所采取的敞车强度满足要求，才能使列车在高速的情况下取得良好的行车特性，从而提高列车运行的效率。
鉄道敞车強度分析，一般是通過對現有的列車車型、載荷分布和載重條件進行實驗對比以及分析研究，確定列車在最大變化速度下的敞车強度。
通過對不同車輛及制動條件的敞车強度試驗，首先搭建出一個模型，接著以廣義形式為模型參數添加一些狀態參數，分析模型，比如重心梯度、車載重等，從而形成一個整體的實驗模型，對具體的列車敞车強度有一定的評價及參考。
現代鐵路敞车強度分析要考慮三個方面：第一，要確定車輪之間的關聯性和列車組件之間的關聯性;第二，要適當調整制動力，以最佳化車輪之間及車輛組件之間的力;第三，確定不同情況下的車速和壽命。
只有考慮到上述三個方面，實踐鉄路敞车強度的分析，才能確保列车的安全性和穩定性。
铁道车辆的拖车车体结构设计和强度分析
技术与实践INDUSTRIAL DESIGN 工业设计 / 153作者简介朱义名/1993年生/男/安徽滁州人/硕士在读/研究方向为车辆动力学及强度分析（四川成都 610031）邬平波/1968年生/男/浙江人/博士生导师/研究员/研究方向为车辆强度及动力学（四川成都 610031）铁道车辆的拖车车体结构设计和强度分析STRUCTURE STRENGTH ANAL YSIS OF NON-POWER CARBODY BASED ON ANSYS西南交通大学牵引动力国家重点实验室 朱义名 邬平波结构两部分组成。
底部框架的中间结构包括地板和侧梁。
侧梁纵向连接底部框架和底板，其前端均与侧梁焊接。
底架的前部和底板通过连接梁和连接板连接。
连接梁为型材，连接板可调整宽度，保证车体长度。
2)侧壁。
侧壁为铝合金轻型结构，侧壁面板为大型铝合金挤压型材。
汽车的侧壁外形和型材是相同的。
它们都是由5个大型空心铝型材焊接在一起。
侧壁窗口的型材和上部为连续挤压空心型材，并与单个窗口部分进行焊接。
侧壁轮廓的内侧有T 形槽或L 形导向器，用于安装内部部件或设备。
连接方法包括粘接、铆接和焊接。
铆接提升码与侧壁之间的塑料铆接板具有减小振动的功能。
长型材在端部有小孔以排出腔内的冷凝水。
3)车顶车顶结构主要有高顶和平顶（放置受电弓等车顶设备）构成。
各车高顶的外部轮廓及型材断面结构相同,都是由5块大型中空铝型材拼焊而成。
这5块型材又可以分为两部分,即构成中顶的三块和两侧边顶的两块。
中顶的三块型材之间是靠内外的两道V 型焊缝连接,而中顶与边顶之间靠内外的两道角焊连接,目的是靠此来调节整个车顶的总尺寸及外形轮廓。
高顶为车体整体筒形结构的一部分,除考虑车体整体承受的纵向载荷及垂向载荷以外，还要考虑车内风道、线槽、顶板、行李架等内部装置的安装，这些是通过沿车体纵向通长的5道C 型槽实现的，C 型槽的位置是设计型材断面的重要参考数据之一。
4)屋顶。
某铁路车辆车架结构设计及静强度计算与试验
某铁路车辆车架结构设计及静强度计算与试验摘要: 铁路运输是我国的主要运输方式，在国民经济中起着非常重要的作用[1]。
随着科学技术的日新月异，越来越多的人工劳动被机械智能所取代，既减少了劳动力又大大地提高了生产效率。
我国的铁路运输是通过多种学科和多种领域所结合的产物，对于现今最为受欢迎的高速铁路就具有较高的性能要求，高速铁路通过解决国外各种难题，总结了先进的技术，通过不断创新和研究，逐渐提升自身的技术和能力，为我国铁路事业的发展提供了非常有利的条件。
根据项目组要求，保证整机功能满足要求，在设计空间受限的情况下，在有限的空间内对某铁路车辆车架进行结构设计，运用CAE手段对车架结构进行数值模拟计算，分析计算结果与静强度试验结果进行对比。
结果表明：车架的静强度和刚度均满足设计要求，对于同一测试点其仿真分析的应力值与试验得到的应力值误差基本在10%以内，刚度变形值基本没有误差，结果一致性较好，该设计方法为今后的车架及大型钢结构设计提供了有效依据。
关键词：车架;结构设计;刚度;强度;CAE;APDL1.铁路车辆车架结构概述对于整机来说，车架是整机结构中重要的承载部件，整机其他零部件主要通过焊接、螺栓连接、铆接等方式固定在车架上。
车架的构架是由大量的型材和钢板焊接而成，其结构的强度、刚度是否满足要求直接决定了静强度试验的一次性通过率，节约时间和资金成本。
车架作为重要的承载传力部件，其设计时受工作装置、芯盘距及轴重的限制，局部几何形状比较复杂，设计难度较大。
有必要利用先进的计算手段对车架结构进行有限元分析校核。
按照总体对整机的基本布局进行车架的方案结构设计，利用APDL参数化建模的有限元方法计进行建模，经过反复的结构优化设计，最终得出满足TB/T1335-1996《铁路车辆强度设计及试验鉴定规范》以及GB/T25337-2010《铁路大型养路机械通用技术条件》标准要求的构架。
2. 车架方案结构设计车架长度为28240mm，宽度为3040mm，属于超长构架，主要由车架前部，车架中部，左、右主焊接H型梁，前、后心盘座，横梁、连接梁及一些辅助元件组成，矩形管厚度有8mm、10mm、12.5mm和16mm四种类型。
第八章 车辆结构强度设计与分析
垂直动载荷Pd
垂直静载荷乘以动载荷系数，即Pd=Kdy Pst。
垂直动载荷系数Kdy 与车辆运行速度，走行装置悬挂的景挠 度有关。
K dy
1 dc (a bv) f st f st
第二节 轨道车辆工作载荷
一、作用在车体上的载荷 （一）铁道与城市轨道车辆的车体载荷 fst —车辆在垂直静载荷下的弹簧静挠度； v —车辆的构造速度； a —系数，簧上部分（包括摇枕）取值为1.50， 簧下部分（轮对除外）取值为3.50； b — 系数，取值为0.05； c — 系数，簧上部分（包括摇枕）取值为0.427， 簧下部分（轮对除外）取值为0.569； d —系数，货车取值为1.65，客车取值为3.0。
N g N1 N 2 N3 2 250 k N
第二节 轨道车辆工作载荷
一、作用在车体上的载荷 （一）铁道与城市轨道车辆的车体载荷 其合力作用在重在车辆的重心上。 由这两种作用方式所产生的应力分别与垂直静载荷产生的 应力相叠加，其和不得大于第二工况的许用应力。
第二节 轨道车辆工作载荷
一、作用在车体上的载荷 （一）铁道与城市轨道车辆的车体载荷 根据我国目前的车辆运行速度和曲线区段的外轨超高情况， 上述H力的数值可取垂直载荷的7.5%，即 H = 0.075 Pst 为了简化计算，按《铁道车辆强度规范》通常在评定车体 侧壁（包括下侧梁）的强度时，把由垂直静载荷Pst产生的 应增大10%，作为考虑侧向力的影响。
注意：附加垂直载荷Pc是发生在调车作业时，它引起转向架构件的应力 不应与垂直动载荷所引起的应力相叠加。调车时一般不载客，故N3=0
第二节 轨道车辆工作载荷
二、作用在轨道车辆走行机构上的载荷 （一）轨道车辆的转向架的基本载荷 2. 纵向力引起的附加垂直载荷 车体承受的纵向力有两种工况，其中第一工况及第二工况中的 第一种作用方式规定在底架两端承受对拉或对压的纵向力。 作用在车体上的这种纵向力并不引起转向架的受力。 车体承受的纵向力在第二工况 中的第二种作用方式（单端冲击
第三章_铁道概论_车辆
二、铁路车辆的基本构造
货车车底架由中梁、侧梁、枕梁、横梁、端梁等组成。
二、铁路车辆的基本构造
（二）走行部 走行部的作用：引导车辆沿轨道运行，并把重量传给钢轨。一 般四轴货车的走行部由两个二轴转向架组成。 转向架的组成：两组轮对、轴箱油润装置、侧架、摇枕、弹簧 减振装置等组成。车辆采用转向架后能相对车底架自由转动，便 于车辆顺利通过曲线。 1. 轮对 轮对是由两个车轮紧密地压装在一根车轴上组成的。轮对承受 车辆的全部重量，并以较高的速度引导车辆在轨道上运行。
二、铁路车辆的基本构造×
二、铁路车辆的基本构造
2. 手制动机和基础制动装置 在每节车辆的一端，都装有一套手制动机，可以用人力使单节 车辆或车组减速或停车。 闸瓦间隙自动调整器：自动调整制动缸活塞行程的大小，保证 车辆应有的制动力。
二、铁路车辆的基本构造
3.新型车辆制动技术 随着列车运行速度的提高，传统的闸瓦制动方式和自动空气制 动机已经无法满足其要求。高速列车的制动必需采用综合方式， 即多种制动协调适用，方能获得较好的制动效果。 （1）盘形制动装置：是利用制动夹钳使闸片夹紧固定装置在车 轴上的制动圆盘而产生制动力。这种装置目前在地铁车辆、双层 客车上采用。图例见88页
二、铁路车辆的基本构造
图2－2－9
二、铁路车辆的基本构造
（1）踏面：车轮与钢轨头部的接触面。踏面做成1：20的斜度， 目的是使车辆的重心落在线路中心线上，减少或避免车辆的蛇行 运动，使轮对顺利通过曲线，减少车轮在钢轨上的滑行。 （2）轮缘：车轮内侧外缘凸起的部分。其作用是防止轮对脱轨， 保证车辆在线路上安全运行。 （3）轴颈：车辆两端伸进轴箱 的部分。 （4）轮座：安装车轮的地方。 （5）轴身：车轴的中部。
（5）空气制动机中空气的通路 缓解作用：缓解阀放在缓解位置，向制动主管充气（增压）。
某重型轨道车转向架构架强度分析及优化
某重型轨道车转向架构架强度分析及优化某重型轨道车转向架构架强度分析及优化引言：随着现代工业的快速发展，重型轨道车的使用需求逐渐增加。
然而，由于重型轨道车承载能力较大，转向架构的强度分析及优化问题变得尤为重要。
本文将对某重型轨道车转向架构的架强度进行分析及优化，并探讨了相关影响因素。
一、架构设计及材料选择重型轨道车转向架构的设计需要满足承载能力和稳定性的要求。
设计目标是使转向架在承受垂直荷载、水平荷载和横向荷载时保持稳定。
在设计过程中，应选择高强度、耐疲劳的材料，以确保转向架在长时间运行中的可靠性。
二、力学分析转向架结构的强度分析可以通过有限元分析进行模拟计算，并综合考虑各种工况下的荷载条件。
通过对转向架的受力状态和应力分布进行分析，可以了解关键部位的承载情况，为后续的优化提供依据。
1. 垂直荷载分析重型轨道车在运行过程中会承受垂直荷载，主要来自车辆自重和运载物重力。
通过有限元分析，可以确定转向架结构在垂直荷载作用下的位移、变形和应力分布情况，以此评估结构的强度。
2. 水平荷载分析重型轨道车在转弯等操作中会受到水平荷载的作用，这是转向架结构设计的关键问题。
通过模拟转弯过程中的曲线运动，可以计算转向架受到的水平力和力矩，并进一步评估结构的强度。
3. 横向荷载分析横向荷载是指重型轨道车在行进过程中受到的侧向冲击力，主要来自轨道不平和车辆行驶速度。
通过有限元分析，可以研究转向架在横向荷载作用下的应力和变形分布情况，判断结构是否满足要求。
三、优化设计基于强度分析的结果，可以对转向架结构进行优化设计。
主要包括以下几个方面：1. 结构加强针对承载能力不足的部位，可以增加钢材的使用量或调整梁的截面形状，以增强转向架的整体强度。
2. 材料优化通过选择更高强度、更轻量化的材料，可以提高转向架的强度和运载能力，同时达到减轻车重的目的。
3. 接头优化转向架结构中的接头部位容易出现应力集中，需要进行优化设计，以减少应力集中效应，提高结构的强度和耐久性。
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1.1 铁道运输
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目前状态：在全国的运输总量份额中从 低谷回升。 发展趋势：高速客运、重载货运。 发展目标：高速、安全、舒适、耐用、 载重大、自重轻。
1.2新造车辆要解决的问题
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结构强度问题 （1）在保证运行安全和必要的使用寿命 的前提下减轻车辆自重。 （2）节约材料，降低成本。 （3）提高装载重量、提高运行速度，在 相同的机辆数量条件下，提高线路的运 输能力，获得更大的经济较益。
1.3车辆强度问题的过去和现在
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1.3研究车辆强度问题的过去和现在 过去以试验为主，计算为辅 模仿设计---试制---试验---生产 周期长、成本高。 现在以计算为主，试验为辅 新结构方案--优化计算--试制--试验生产 周期短、效率高。
1.4车辆强度要解决的三个问题
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车辆结构强度与有限元法
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教学参考书： 铁道机车车辆结构强度 米彩盈 西南交大出版社 有限单元法及其在车辆强度计算中的应用 成建民 中国铁道出版社 考试形式： 开卷 主 讲： 陈建农
概述
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教学内容：铁道车辆强度的评定、试验、 计算、有限单元法理论及运用。 教学目的：从铁道车辆结构强度方面比 较深入的了解车辆设计的理论 依据及方法，提高车辆设计的 能力。
中南大学交通运输工程学院
中南大学是一所学科齐全、工学和医学见长、具有优良办学传统的教育部直属全国重点大学， 是首批进入国家“211工程”重点建设的高校， 也是国家“985工程”部省重点共建的高水平大学。 2000年4月29日，经国务院批准，由湖南医科大学、长沙铁道学院与中南工业大学合并组建而成。 2004年列为中管高校。
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1. 查明车辆在运用中受力的大小、种类、 及其组合； ห้องสมุดไป่ตู้. 计算在各种受力状态下车辆各部分的 应力和变形； 3. 确定车辆在一定的使用寿命下的刚 度和强度标准。
1.5目前我国采用的标准
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TB1335 － 96 《铁道车辆强度设计及试验鉴定 规范》 GB5599 － 85 《铁道车辆动力学性能评定和试 验鉴定规范》 以及其它的关于车钩缓冲器、制动等其它常用 标准。 出国产品还需要采用AAR美国标准或UIC西欧 铁路标准
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中南大学交通运输工程学院
中南大学是一所学科齐全、工学和医学见长、具有优良办学传统的教育部直属全国重点大学， 是首批进入国家“211工程”重点建设的高校， 也是国家“985工程”部省重点共建的高水平大学。 2000年4月29日，经国务院批准，由湖南医科大学、长沙铁道学院与中南工业大学合并组建而成。 2004年列为中管高校。