轨道车辆产品设计的方法新20090810PPT课件

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1、第一节第一节 现代工业产品设计的概念现代工业产品设计的概念 现代化工业产品的设计，国外又叫工业设计。 它是以客观、科学的方法，来从事工业新产品的开发工作。第1页/共125页工业设计定义： 工业设计是一种创造性行为，它的目的在于决定产品的正式品质。 所谓正式品质，除了产品外形和表面特点外，更重要的是决定产品结构和功能的关系，以获得一种便生产者和消费者都能满意的整体。第2页/共125页一、关于设计的基本论说一、关于设计的基本论说一种创造性活动，核心是创造性，没有创新，就不必设计。优化过程，是在特点条件下，针对目标谋求最化解的过程。把先进技术转化为生产力的手段。技术性、经济性、社会性、艺术性的综合产

2、物。满足需求面进行的一种创造性思维活动的实践过程。通过分析、创造和综合，创造性地建立满足特定功能要求的技术系统的活动过程。第3页/共125页关于设计的文字描述： 设计是为了满足人类与社会的功能要求，将预定的目标通过人们创造性思维，经过一系列规划、分析和决策，产生载有相应的文字数据，图形等信息的技术文件，以取得最为满意的社会和经济效益。第4页/共125页二、设计的特征二、设计的特征（1）需求特征：设计为了满足需求（2）创造性特征：设计是一个创新过程（3）程序特征： 例：车辆设计的程序： 产品规划车辆原理方案设计 技术设计施工设计。（4）时代特征：物质条件，技术水平的体现。第5页/共125页三、传

3、统设计方法和现代设计方法三、传统设计方法和现代设计方法1传统设计： 是以经验总结为基础，运用力学和数学而形成的经验公式、图表、设计手册等作为依据，通过经验公式，近似系数或类比方法进行设计，现在大部分车辆工厂仍在采用。 第6页/共125页 利用设计者直接或间接的经验，通过类比或经验公式来确定方案，对于特别重要的设计或者计算工作量不太大的设计，有时可以对拟定的几个方案做计算比对，按一定的标准选取，最后绘图和整理设计说明书。第7页/共125页传统设计方法的特点：传统设计方法的特点：偏重于经验的概括和总结，可能会忽略了一些非主要或者难解的因素，因而造成设计结果的近似，不确切，或者失误。在信息处理，参量

4、设计和选取，经验或状态的存储和调用方面，都利用手工的解算和图纸的绘制。第8页/共125页对技术和经济，技术与美誉的良好统一方面有一定的差距，现在设计工作有车辆设计师，经济师和车辆美工设计师等多种单一类型的设计师。第9页/共125页有局限性：设计者的经验决定方案的优势。分析计算时，由于受到计算工具，技术水平的限制，主要作简化（动态变为静态），加入修正系数，使得计算精度下降。设计工作时间较长，效率低，成本高。第10页/共125页传统的设计过程传统的设计过程设计任务书任务书分析确定设计参数条件协调同类产品的调研和资料分析总体结构方案拟定方案论证调整更改设计结构设计、工程图绘制编写技术文件结束 产品规

5、划（明确设计任务）原理方案设计技术设计施工设计第11页/共125页2 2现代设计方法现代设计方法 现代设计是在传统设计的基础上发展起来的，它继承了传统设计的精华。与传统设计相比，它是一种以动态分析，精确计算，优化设计和CAD为特征的设计。第12页/共125页现代设计的内容主要：现代设计的内容主要：优化设计、可靠性设计方法，计算机辅助设计、动态设计、有限元法、工业艺术造型设计、人机工程、并行工程、价值工程、反求工程设计，模块设计、相似性设计、虚拟设计、疲劳设计、三次设计、人工神经元计算方法。第13页/共125页现代设计表现为下列几个方面的特点：现代设计表现为下列几个方面的特点：（1 1）设计对象

6、由单机走各系统。（2）设计要求由单目标走向多目标。（3）设计涉及的领域由某一领域走向多个领域。（4）产品更新速度加快，要求设计速度加快（5）设计的发展适应科技发展，特别是适应 计算机技术发展和先进的工艺水平。第14页/共125页主要特征： 动态分析； 精确计算； 优化设计； CAD。第15页/共125页现代设计作业过程现代设计作业过程设计任务书任务书分析条件协商用户要求与市场信息确定设计任务第16页/共125页运用系统工程和创新学性的方法进行总体方案设计用价值分析、优选法等进行方案的论证最优？技术设计与分析绘制总体、零部件图编制技术文件编制数控加工代码结束系统工程分析程序优化程序、可靠性分析程

7、序综合分析程序库各种技术标准规范、产品目录用户记录等基本几何图形标准零部件件图零部件设计程序、有限元、边界元分析程序设计程序库设计资料数据库图库修改设计方案否是第17页/共125页 传统设计方法传统设计方法( (经验设计经验设计) ) 设计（根据经验）设计（根据经验） 试制试制 试验试验 改进改进 试验试验 改进改进 产品产品 周期长周期长, ,成本高成本高, ,成功率低成功率低 现代设计方法现代设计方法( (科学设计科学设计, ,计算机仿真设计或虚拟计算机仿真设计或虚拟样机设计样机设计) ) 设计设计 计算机仿真计算机仿真 试制试制 试验试验 改进改进 试验试验 产品产品 周期短周期短, ,

8、成本低成本低, ,成功率高成功率高3 3、现代车辆设计的基本过程、现代车辆设计的基本过程第18页/共125页第三节第三节 现代车辆产品的现代车辆产品的特点及其开发特点及其开发第19页/共125页一、车辆设计发展的基本阶段一、车辆设计发展的基本阶段158年大跃进时代，铁道车辆的产品大规模的设计（仿制设计）。成果：客车方面：设计了22型客车车体、202型转向架， L型制动机，直流的独立供电，燃煤的独立 温水取暖装置。货车方面：敞车C50，棚车P50，平车N50、转8型 转向架、21吨轴重、GK型制动机地铁车辆：北京地铁车辆第20页/共125页2完善设计阶段： 强调自力更生，采用工厂、科研院所、高校

9、结合的方式。成果：客车方面：设计了23型客车车体、206、209型转向架，104型制动机，交流的独立供电。货车方面：60吨通用货车和专用货车、 转8A转向架、13 号车钩、GK和103 型制动机，MX-1型橡胶缓冲器等新技术的使用。第21页/共125页31979-1991年改革开放时期 强调采用国外先进的技术标准、车辆设计、试验和制造手段，是车辆高度发展。客车方面： 双层客车研制、168日元贷款高档车辆的制造，25型车辆的设计，大量新型的客车技术用于车辆设计。货车方面： 重载用60吨货车、动力学性能良好的控制型转向架、120型分配阀、高强度合金钢13号车钩。用于不摘钩卸货的16号转动和17号固

10、定车钩，FSW 型手制动机。第22页/共125页41992年开始客车提速、货车重载的发展时期 利用大量先进的技术，设计了25K型提速客车、电控空气制动机、盘形制动机、集中供电系统、空调装置的使用等。 大量货车新技术用于货车车辆设计。70吨货车、各类提速货车转向架、25吨重载转向架研制。第23页/共125页5高速客车、城市轨道车辆、轻轨车辆、磁悬浮、动车组设计阶段。第24页/共125页二、现代车辆产品的特点二、现代车辆产品的特点（1 1）以高速、重载、专用为目标；（2）要求广泛采用现代车辆新技术、 工艺，对车辆的功能、可靠性、 效益提出更为严格的要求；（3）新型结构材料的应用、计算机和 车载网络

11、的使用、电机与信息一体化 技术与产品、新型电器设备上车，自动化 安全行车装置的使用。第25页/共125页三、车辆产品设计的类型三、车辆产品设计的类型（1）开发性设计 200km/h以上高速客车、160km/h货车及转向架、动车组、磁悬浮、轻轨车辆，针对新的任务、应用可行的新技术，进行创新构思，提出新的功能方案，完成从产品的规划到施工设计，创新设计。第26页/共125页（2 2）适应性设计）适应性设计 对产品作局部的变更，增加部件，适应更加广泛的需要。 现有的25型车辆，提速车辆的设计和改进，车辆缓冲器改型等。第27页/共125页（3 3）变型设计）变型设计 在工作原理和功能结构都不变的情况下，

12、变更既有产品的结构配置和尺寸，使之满足不同的工作要求。 米轨车的提速，地铁、城市轻轨等等。第28页/共125页 现代车辆设计的四个阶段现代车辆设计的四个阶段: 阶段1：概念设计（项目策划） 阶段2：详细方案设计 阶段3：技术设计及施工设计阶段 阶段4：产品试制、测试、试验和改进完善阶段四、现代车辆设计基本过程四、现代车辆设计基本过程第29页/共125页了解项目的性质,采取不同的策略 : 可以采用许多新的技术,甚至可以做一些开创性的研究工作,成功和失败共存, 作为技术跟踪和技术储备； 工程化(商品化)项目: 主要应采用成熟、可靠的技术，进行集成，确保项目的成功率和产品的商品化。1. 1. 概念设

13、计（项目策划）概念设计（项目策划）第30页/共125页A. 了解项目的详细信息了解项目的详细信息 产品的规模（批量） 行车里程/每年 最大运行速度 内部设备、设施及其要求 定员 用户指定的装置和系统 使用环境（温度，湿度，海拔） 对美工、人机工程等等工业设计的要求 维护要求 概念设计的主要工作内容概念设计的主要工作内容第31页/共125页 可利用的技术、配件和装备 预见可能出现的问题和困难 能承担的风险（包括财政和技术上） 所要遵守和满足的标准 与相关结构的接口及参数 工艺设备和制造能力第32页/共125页B. 技术查新 了解国内外类似项目的进展情况和技术水平,知识产权的保护(专利)。 第33

14、页/共125页C. 基本方案构建 获得产品的基本信息和要求后,制定项目设计规划书，提出项目的技术路线和总体方案设想，对其可行性、经济性、工艺性和技术合理性进行详细分析，提出基本模式。第34页/共125页D. 本部分任务的执行者 外委设计咨询公司、项目经理或总体组承担，贯穿项目的全过程。 第35页/共125页 概念设计阶段应周全、详尽，为产品的进一步设计奠定基础。第36页/共125页主要结构的选择和确定主要结构的选择和确定 根据概念设计确定的方针、路线和模式，设计详细的技术方案，选择和确定主要结构。 2 2、详细方案设计的主要工作内容、详细方案设计的主要工作内容第37页/共125页主要尺寸和参数

15、的确定，虚拟样机设计 利用现有的计算和分析手段，对基本方案的可行性进行分析，对结构和参数进行优化研究，提出主要技术参数、性能参数和基本尺寸。 虚拟样机设计的主要包括运行性能（动力学性能）、安全可靠性（静强度、动强度和动应力分析等）的仿真分析。 第38页/共125页完善方案设计完善方案设计 根据理论分析结果，完善设计方案。提出方案设计审查文件。第39页/共125页大部件结构设计大部件结构设计 根据理论分析结果，完善设计方案。提出方案设计审查文件。 第40页/共125页方案设计审查方案设计审查 广泛听取不同意见和建议，取得有关专家和用户的认同。 第41页/共125页修改和完善设计方案修改和完善设计

16、方案 根据有关专家和用户的意见和建议，进行设计方案的修改与完善。 第42页/共125页本部分任务的执行者本部分任务的执行者 项目经理或总体组成员，主要技术设计师等。第43页/共125页性能预测和评估性能预测和评估 进一步对其运行品质、安全可靠性、寿命进行预测和评估。细部结构设计细部结构设计施工图设计施工图设计 3 3、技术及施工设计的主要工作内容、技术及施工设计的主要工作内容第44页/共125页工艺技术设计工艺技术设计工艺文件制定和工装设计工艺文件制定和工装设计生产和试制准备生产和试制准备本部分任务的执行者本部分任务的执行者 项目经理、总体组成员，技术设计师、工艺设计师。 第45页/共125页

17、产品试制产品试制尺寸、主要参数测试尺寸、主要参数测试 目的在于验证设计观念和具体细节满足设计要求。 出厂前调试出厂前调试4 4、试制、测试、试验和改进完善阶段、试制、测试、试验和改进完善阶段第46页/共125页试验试验 台架试验：静强度试验、疲劳强度试验、结构的动态特性试验、滚动振动台试验等； 线路试验：动力学性能试验，牵引和制动性能试验，电器系统、网络、控制、通讯等相关试验。 确定所设计的产品是否具备之前预想的性能。第47页/共125页技术审查技术审查运行考核运行考核完善和改进设计完善和改进设计 根据测试、运行考核的进行，也许需要对设计作出修改和完善，确定最终的设计方案。本部分任务的执行者本

18、部分任务的执行者 项目经理、总体组成员，技术设计师、工艺设计师、试验人员。 第48页/共125页第二章第二章 完完第49页/共125页第三章第三章 车辆技术方案的设计车辆技术方案的设计第50页/共125页一、技术方案概述一、技术方案概述 车辆技术方案设计是一种带规划性质的设计，目的是为了使得设计车辆能够满足设计技术任务书中提出的各项功能要求，以及通过什么措施或方法来协调设计中出现的各种矛盾和问题。第51页/共125页方案设计的特点方案设计的特点参加人员相对较少，设计工作比较粗；有多个方案；为了便于说明，提供车辆总图，并加以必要的说明。第52页/共125页二、车辆总体设计考虑的问题二、车辆总体设

19、计考虑的问题1保证运输安全 避免火灾，使用难燃材料，各种机构动作可靠，有足够的结构强度和使用寿命，连接件结合可靠，车辆运行平稳安全。2方便使用 设计原则：用户至上，运用第一，检修第二，制造第三。3具有合理的技术经济指标和性能。第53页/共125页4减少维修、保养的费用。 车辆各部分的结构应具有良好的制造工艺性，更应该着重考虑如何减少该车的保养和维护工作量。 使用可靠性等寿命设计方法，明确车辆部件的使用寿命，到期更换新品。第54页/共125页5 5结构的工艺性要好结构的工艺性要好 便于制造，尽可能利用工厂现有的工艺装备，模具和胎具。6 6尽量采用标准化，适用化的零部件。尽量采用标准化，适用化的零

20、部件。7 7材料的来源必须充足。材料的来源必须充足。第55页/共125页三、车辆总体设计中，三、车辆总体设计中，主要技术经济指标的确定主要技术经济指标的确定 技术经济指标是一种由许多因素影响的综合性指标，因此必须统筹兼顾地考虑影响它的各种因素。第56页/共125页1 1主要技术经济指标主要技术经济指标自重系数，比容系数，每延米轨道载重允许值，轨重，轴数，运输成本，运输速度等。第57页/共125页2 2指标的确定及考虑的因素指标的确定及考虑的因素（技术经济指标的合理确定方法）（技术经济指标的合理确定方法）自重系数：自重系数： 自重系数自重系数= =自重自重/ /标记载重标记载重 要求越小越好，主

21、要是自重部分对机车牵要求越小越好，主要是自重部分对机车牵引来说是无效重量，不产生效益，影响最大的引来说是无效重量，不产生效益，影响最大的是钢结构（或者有潜力改变的是车体的钢结是钢结构（或者有潜力改变的是车体的钢结构）。构）。 客车中采用另外一个相似的系数：每定员客车中采用另外一个相似的系数：每定员自重、每米车长占自重。自重、每米车长占自重。第58页/共125页比容系数：比容系数： 比容系数比容系数= =标记容积标记容积/ /标记载重标记载重 与货物车装载的货物有关：专用车、通用车（容积和载重的合理利用）。与货物车装载的货物有关：专用车、通用车（容积和载重的合理利用）。 棚车棚车(P)=2m(P

22、)=2m3 3/t/t，国外棚车，国外棚车=2.32 m=2.32 m3 3/t/t第59页/共125页每延米轨道载重 与线路的承载能力有关，根据桥梁的强度而定：确定车辆的长度，要求 8T/m。车辆的轴重、轴数 北美铁路联盟和美国的G轴为35.8吨，E轴为29.5T，我国发展25吨轴重。大多为4轴车。可以考虑用多轴车来提高每延米载重。第60页/共125页运输成本 合理的车种及车型构成，通用性，专用性，减少回空率，装卸方便，节约时间，车辆的设计考虑经久耐用，减阻设计等。提高车辆运行速度 要求车辆方面要考虑的对策：车体的强度、刚度、形状和减阻问题；转向架的形式，动力学性能；钩缓容量；制动方法；车辆

23、设备的使用安装位置等。第61页/共125页四、车辆的轻量化设计及防蚀、四、车辆的轻量化设计及防蚀、耐蚀设计耐蚀设计防蚀、耐蚀设计的目的： 延长车辆使用寿命； 降低车辆自重； 提高车辆系统的经济效益。第62页/共125页轻量化设计的主要对象和方法轻量化设计的主要对象和方法对象： 车体钢结构； 转向架； 车上设备的重量； 钩缓装置。 其中，影响最大的是车辆钢结构和转向架。方法： 采用新材料、新结构、新工艺第63页/共125页1 1选用新的材料以减轻车辆自重选用新的材料以减轻车辆自重转向架材料： 高强度低合金铸钢材料车体材料：耐候钢的采用： 性能3倍于普通碳素钢，目前有两个系列。 铜磷钛系列低合金钢

24、用于货车， 铜磷铬镍系列低合金钢客车。第64页/共125页铝合金材料的采用。不锈钢，不必考虑金属腐蚀的因素，车辆重量可以减少很多，同时使用寿命长。复合材料。第65页/共125页2 2采用新的车辆结构采用新的车辆结构采用耐腐蚀或防腐蚀的钢结构。例如：双型客车的钢结构的设计缺陷。 车顶纵向压筋；车辆与侧墙结合部分的雨檐、窗台；车窗下两侧转角处，特别是焊有圆角的车窗结构；大腰带；金属地板的两侧。厕所、盥洗室、茶水炉附近的侧墙，侧立柱的根部。第66页/共125页货车： 金属地板、地板横梁、侧柱根部、下墙板下部、棚车的车门下角，车门板下部，车窗下沿的导框等。第67页/共125页改进的方法改进的方法 结构

25、尽量避免采用小转角和沟槽。点焊或段焊的部位改为满焊。尽量不用压筋。厕所和盥洗室使用整体壳状结构。减少可能积水的结构部位。第68页/共125页充分发挥构件的材料性能充分发挥构件的材料性能 为了充分发挥材料的承载能力，对车辆的梁柱、轴等零部件的构成外形、截面形状进行广泛研究。 例如：使用空心车轴，减轻簧下重量，提高振动性能，工艺复杂，成本较高。 异形型材，挤压成型的异形型材铝合金型材，按设计要求，承载等方面对车辆结构的设计进行研究和探讨。第69页/共125页3 3、铝合金车体结构、铝合金车体结构 在日本，铝合金制车体结构诞生已经约有40年。这期间，铝合金制车体结构的变迁与各种铝合金的开发及制造技术

26、的进步有着紧密的联系。 采用铝合金挤压型材来制造车体基本上采用的是骨架外壳结构。第70页/共125页骨架外壳结构是最早的车体结构形骨架外壳结构是最早的车体结构形式式 第71页/共125页 骨架外壳结构的应用骨架外壳结构的应用 日本最早的真正的铝合金车辆是山阳电铁2000系，以A5083合金（Al-Mg系合金）和A6061系合金（Al-Mg-Si系合金）作为外板和小型骨架材料的平板主体的一次元材料展开，形成外壳框架方式，基本上与钢制车结构相同。各部分通过焊接组装在一起，但车体结构的总装采用铆接。第72页/共125页山阳电铁山阳电铁20002000系的车体结构如系的车体结构如图图所示所示 第73页

27、/共125页需要解决的问题需要解决的问题 当时的铝合金制车体结构与钢制车体结构相比，加上材料价格，制造加工的费用很高，原始费用也高。 因此，通过使车体结构简略，以减少材料数量和焊接线长，以及通过焊接线的单纯化提高焊接的自动化率成为当时追求的目标。第74页/共125页使用的挤压型材的日本铝合金车体使用的挤压型材的日本铝合金车体挤压型材形式第75页/共125页（A）单层车体结构）单层车体结构 最初采用挤压型材是以使用薄型材的单壳车体结构为主流，在车顶和侧墙为中心的外板上安装加强材料形状的薄型材。也有部分底架结构采用中空型材的，但是，由于中空型材本质上就比单壳的重，因此要在限制的许可质量中有限度地使

28、用。第76页/共125页单层车体结构的示例单层车体结构的示例 第77页/共125页针对高速车辆的单壳车体结构示例针对高速车辆的单壳车体结构示例第78页/共125页（B）双壳结构）双壳结构 以中空型材为中心构成的结构，称为双壳结构，相对于单壳结构，质量要重。 中空材料根据材料本身所具有的面外刚度高的特性，可以省略在单壳结构中必须使用的加强材料，从而能够减少材料数量，也即降低成本。第79页/共125页 近年来，由于重视车辆的舒适性，有观点认为适当增加车体结构的重量也可以。因此，高速车辆的车顶部车体结构和侧墙部车体结构开始使用双壳结构。第80页/共125页双层铝合金车体结构的示例双层铝合金车体结构的

29、示例第81页/共125页双层铝合金型材图双层铝合金型材图吸振橡胶泡沫吸振材料车顶型材侧墙型材第82页/共125页双层铝合金车体结构图双层铝合金车体结构图第83页/共125页CRH2 CRH2 动车组车体结构图动车组车体结构图第84页/共125页双壳结构的优点双壳结构的优点能够达到车体高刚性要求、衰减噪音传递，从而提高车内的乘车舒适度。 大幅减少零件数量，扩大自动化焊接范围，从而降低制造成本，提高质量。总之，综合来看，这可以称为目前最好的车体结构。第85页/共125页4 4、加强结构防腐蚀的工艺措施、加强结构防腐蚀的工艺措施型材和板型的表面预处理。 消除污垢及锈蚀，并刷防护底漆加工过程中及时清除

30、局部锈蚀，并涂上防护底漆。结构制成后，还曾要涂上防锈面漆。第86页/共125页五、车辆的人机工程设计五、车辆的人机工程设计 为旅客提供一个良好的环境，需要设计人员进行比较科学的室内环境设计：同时对车辆的各类工作空间，作业空间进行设计。第87页/共125页车辆作业空间的分析与设计 列检作业；货车装卸作业；调车连结作业。客车客室设计 主客室设计座席的安排与布置，朝向，椅背是否可调，封闭或敝开式。 车窗的设计，尺寸大小，采光，隔热，影响车辆的强度。车内壁板的材料选择。厕所、盥洗室的设计 卫生、清洁、集便、防止锈蚀。第88页/共125页六、车辆总体尺寸设计六、车辆总体尺寸设计受限因素：要求对运输对象进

31、行考查，保证满足运输需要。铁路限界，车钩高度，轴重，每延米轨道载重的允许值。站台高度，装卸设备，地磅衡等。第89页/共125页车辆总体尺寸包括车辆总体尺寸包括车长：内长（其它长度尺寸、全长、外长）车宽：内宽车高、内高 车辆相关部件之间的间隙：转向架相对于车辆的转动，两车端在曲线通过时的是否相碰。车辆的配重，动力性能的要求。对于偏重的餐车，采用不同钢度的弹簧。第90页/共125页第三章第三章 完完第91页/共125页第四章第四章 车辆牵引方式、车辆动车辆牵引方式、车辆动 力学及车辆结构强度的考虑力学及车辆结构强度的考虑第92页/共125页一、列车牵引方式一、列车牵引方式 1 1、牵引力：、牵引力

32、： 由动力传统装置引起的与列车运行方向相同的外力，这是司机可以控制的使列车发生运动或加速的力。第93页/共125页轮轨之间的粘着牵引力的计算公式轮轨之间的粘着牵引力的计算公式Fu=Pfj =(Pug) j Pu机车粘着重量 全部动轴荷载之和；g轴力加速度；uj计算粘着系数。第94页/共125页 粘着系数j 运行速度 粘着系数与运行速度的关系图第95页/共125页可以看出 牵引力的大小与动轴的荷载及计算粘着系数有关。 同时，牵引的特性（各类机车）都有相同的特点，即：速度越高，牵引力下降越多，而速度越高，阻力越大P=f(v2),因此就可能出现牵引力无法达到的情况。第96页/共125页解决方法解决方

33、法增加牵引吨位 轴重由23吨变成25吨增加动轴数量 2轴变3轴 多台机车重联运行 动力分散成动车组运行第97页/共125页2 2、列车牵引方式、列车牵引方式动力集中：机车牵引方式动力分散：动车牵引方式第98页/共125页机车牵引的旅客列车机车牵引的旅客列车第99页/共125页“和谐号和谐号”电力机车电力机车牵引的货物列车牵引的货物列车第100页/共125页大秦线组合列车图大秦线组合列车图第101页/共125页大秦线开行大秦线开行3 3种编组种编组2 2万万t t重载组合列车示重载组合列车示意意最新最早第102页/共125页组合组合2 2万万t t列车有列车有3 3种模式种模式一是由1台HXD机

34、车牵引105辆C80型与另一台HXD机车牵引105辆C80型组合，尾部加可控列尾装置（简称1+1+可控列尾模式）；二是由2列编组105辆的C80型单元万吨列车连挂而成，列车前部1台SS4型机车牵引，中部2台SS4型机车重联牵引，尾部连挂1台SS4型机车（简称1+2+1模式）；三是由4列编组51辆的C80型单元列车（每列由SS4机车牵引）连挂而成（简称45000t模式）。第103页/共125页动车组旅客列车动车组旅客列车第104页/共125页3.动车集中和动力分散动车组的区分动 力 集 中第105页/共125页动力分散动车组动力分散动车组第106页/共125页从动力集中到动力分散从动力集中到动力

35、分散第107页/共125页3、动力分散牵引方式的特点、动力分散牵引方式的特点1. 1. 多动力单元组成，冗余性高，运行可靠性高；2. 2. 牵引力分散，降低车身强度要求，实现轻量化；3. 3. 全部车辆为乘客车厢，定员多，运量大，效率高；第108页/共125页4. 4. 牵引设备分散在地板下，轴重轻且轴重分布均匀，对线路影响小；5. 5. 动轴数量多，粘着要求低，受气候等环境条件影响小；6. 6. 使用电气制动多，减小机械制动部件磨耗，节能；7. 7. 电气和机械制动联合使用，性能稳定，安全性高第109页/共125页 牵引功率大牵引功率大轴重小轴重小 启动加速性能好启动加速性能好 可靠性高可靠

36、性高 列车利用率高列车利用率高 编组灵活编组灵活动力分散动车组是当今世界高速动车组技术发展的方向。动力分散动车组优点:第110页/共125页日本 E2-1000国外典型的高速动车组第111页/共125页日本日本 700700系系日本700系动车组 （动力分散）第112页/共125页 法国 TGV （动力集中）第113页/共125页法国 AGV法国AGV（动力分散）第114页/共125页德国 ICE3 （动力分散）第115页/共125页西门子动车组350km/h （动力分散）第116页/共125页二、车辆动力学性能二、车辆动力学性能 对车辆的转向架的性能提出相应的要求，对车辆的转向架的性能提出相

37、应的要求，主要方面为：主要方面为： 车辆的振动性能：垂向、横向、纵向；车辆的振动性能：垂向、横向、纵向； 曲线通过；曲线通过； 蛇形运动；蛇形运动； 车辆运行品质及其相关评估指标。车辆运行品质及其相关评估指标。 这些都会涉及到如下方面的设备，零件的这些都会涉及到如下方面的设备，零件的设计与选择。设计与选择。第117页/共125页车辆的轮径： 货车840、客车915、860，轮踏面的形式。轴型： D、E轴，空心车轴转向架与底架的接口形式： 心盘承载、旁承承载、牵引铰。基础制动方式： 闸瓦制动、盘形制动弹簧的型式、柔度与刚度： 钢弹簧、橡胶弹簧。第118页/共125页轴箱定位的形式与刚度。抑制蛇行

38、适动的阻尼形式及技术参数。减振阻尼形式参数，液压减振器的型式。轴承的选择构架或侧架摇枕的结构型式，制造方式（铸造、焊接水平），结构尺寸及相关尺寸。（如固定轴距等）第119页/共125页三、车体结构强度三、车体结构强度1充分了解作用在车辆上的各类载荷垂向静载荷，包括自重、载重和整备重量。垂向动载荷。侧向力 包括离心惯心力和风力。纵向冲击力及由它产生的纵向惯性力。第120页/共125页制动时产生的力，包括制动系统中的力和制动时产生的惯性力。车辆通过曲线时所受的钢轨横向作用力。修理时加于车辆上的载荷。扭转载荷及垂向斜对称载荷。特种车辆的相关力：罐车内压力；散装粒状货物的侧向力；装卸机的作用力。第12

39、1页/共125页2 2充分了解作用在转向架上的载荷充分了解作用在转向架上的载荷垂向静载荷： 心盘上的垂向力；侧架或构架上的垂向载荷。垂向动载荷。纵向力所引起的附加垂向载荷。侧向力引起的附加垂向力。侧向力及轮轨间作用力所引起的水平载荷。垂向斜对称载荷。制动时的载荷。 第122页/共125页3利用有限元分析方法对车辆的结构、强度进行分析、优化，现有大量专门的计算程序。4应该了解车辆常用材料的品种及许用应力值的大小及标准。5要对车辆及零部件的强度和疲劳试验方法、目的、要求有比较清楚的了解，主要是载荷的模拟，数据的采集，补强的方法和手段。第123页/共125页第四章第四章 完完第124页/共125页感谢您的观看。第125页/共125页