120km级B型地铁拖车转向架结构设计三维图纸

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km 地铁 拖车 转向架 结构设计
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中南大学本科生毕业论文(设计)摘要i摘要随着我国城市的不断发展,城市交通问题日益严重,人们对城市地下轨道交通有了新的要求。本文从我国国内城市地铁转向架的现状出发,结合国外城市地铁转向架的先进技术, 综合国内城市交通特点, 对转向架的构架、 轮对轴箱装置、弹性悬挂装置、牵引装置和基础制动装置等进行设计,对重要参数的选择和关键结构布置进行分析探讨。本文详细介绍了各零部件的作用、结构特点和主要技术参数,并绘制了转向架的装配图和主要零部件图。关键字关键字:地铁;120km/h;转向架;设计中南大学本科生毕业论文(设计)ABSTRACTiiABSTRACTAs with the development of our city, the problem of traffic turns out to be moreand more critical, people have raised new demands about the traffic of metro . Thispaper is based on China domestic situation of City Metro Bogie, combined withforeign advanced technology and integrated the characteristics of our city traffic, aimsto design the frame, axle box device, elastic suspension device, traction device andbasic braking device of the bogie, and also analyze the selecting of importantparameters and the layout of the key structure. This tractate thoroughly introduces thefunction and structure of each part, including the main technical parameters, and alsomaps of the bogie assembly drawing and the main parts diagram.KeyKey W Wordsords: : metro; 120km/h; bogie; design中南大学本科生毕业论文(设计)目录目录摘要.iABSTRACT.ii前言.1第 1 章 问题的提出.21.1 国内城市交通的现状.21.2 国内城市地铁转向架现状及问题的提出.2第 2 章 设计思路和可行性分析.52.1 总体设计思路.52.2 设计目标.62.3 可行性分析.6第 3 章 120km 速度级拖车转向架总体设计方案.83.1 整车简介.83.2 转向架设计总体要求.93.3 转向架整体结构.93.4 主要技术参数.10第 4 章 转向架主要零部件设计.124.1 构架.124.2 轮对轴箱装置.154.2.1 轮对结构.154.2.2 轴箱装置.174.3 弹性悬挂装置.194.3.1 一系弹性悬挂装置.204.3.2 二系弹性悬挂装置.234.4 牵引装置.274.5 基础制动装置.284.6 附属装置.30结论.31中南大学本科生毕业论文(设计)目录结束语.32参考文献.33中南大学本科生毕业论文(设计)前言1前言大城市的公共交通直接关连着城市经济发展, 是城市活力和投资环境的一个重要标志,也足确保居民正常工作、学习、生活的重要手段。我国是世界人口最多的国家, 人口的城市化进程随着经济的发展和改革开放力度的增大正在迅速加快,据统计,百万人口以上的大城市已达 60 多座,还有千万以上的特大城市,如上海、北京、广州等。由于历史形成的多种原因,我国大城市的公共交通长期处于基础设施落后、型式单一的状态,跟不上城市经济发展、人口增长对公共交通的要求,严重制约了经济发展和居民的正常活动,城市的公共交通成为困扰各大城市的一个难题。 如何解决城市公其变通的这一难题呢?国外已有成功的经验,就是以轨道交通作为骨干,以其他交通方式为辅佐,形成一个包括地上、地面和地下多种交通模式相结合的可持续发展的现代化公共交通网络, 这也是我国城市交通发展的必由之路, 具有积极的战略意义。城市地下轨道交通是城市轨道交通系统中最重要的, 地铁车辆的转向架是地下轨道交通设备中最关毽的。 转向架是支承车体并担负车辆沿轨道行走的支承行走装置,它对车辆的安全运行、改善车辆的运行品质、提高乘客的乘坐舒适度和减少环境污染有着积极重要的作用。现代城市地下轨道车辆为了适应城市的发展,对车辆的速度、运行的安全性和稳定性有了更高的要求, 这就使得车辆的转向架在技术方面要有较大的改进。 为了使转向架能承受更高速度带来的冲击载荷,必须提高转向架的构架的强度和刚度;为了改善车辆的运行品质,给转向架配置两系悬挂,在二系悬挂中,采用空气弹簧;为了能在高速下载紧急制动距离安全制动,采用制动功率较大的盘形制动装置。在我国国内成熟运营的地下铁路中有广州地铁三号线的运营速度达到了120km/h,但其转向架是德国西门子公司设计的,株洲电力机车有限公司引进其转向架构架的制造技术和转向架的装配技术,并引进其一系列的生产设备,使120km 速度级的转向架国产化,但是国内自主设计的 120km 速度的转向架一直处于空白状态。中南大学本科生毕业论文(设计)第 1 章 问题的提出2第 1 章 问题的提出1.1 国内城市交通的现状在我国国民经济快速发展、城市进程日益加快的同时,许多城市正面临着城市规模扩张、城市功能复杂化等因素引起的一系列问题。对于城市交通,我国大部分城市面临着这两方面的问题,一方面,城市人口不断增加,出行密度大幅上升,城市机动车保有量不断增多,城市交通总量呈急剧上升趋势;另一方面, 城市道路规划空间有限,加上交通工具运能不大,导致城市主干线车速降低、交通拥堵、事故频频等现象。对于已经饱和的城市道路交通,大部分城市民众反映出出行难、行车难、乘车难等问题,这样的现象也制约着城市经济的发展。另外,国家对环境、能源等问题的不断重视,低碳环保出行成为现在城市交通发展的主要趋势。而具有运能大、速度快、无污染等特点的城市轨道交通,无疑成为解决现在城市快速发展带来的一系列问题的有效交通方式。1.2 国内城市地铁转向架现状及问题的提出我国从 1965 年开始建设第一条地下铁路,即北京地铁一号线,此后,广州、上海等一系列大城市也开始了地铁的建设, 在已建成的地铁路线上面运行的地铁车辆有 A、B、C 三种车型。以下是几种典型的地铁转向架:上海地铁 1、2 号线,广州地铁 1 号线车辆转向架上海地铁 1、2 号线,广州地铁 1 号线车辆转向架采用的都是同一种无摇枕转向架。这种转向架是由德国杜瓦格(Duewag)公司制造的无摇枕空气弹簧转向架。最大运行速度 80km/h.深圳地铁 1 号线、沈阳地铁 1 号线、北京地铁 1 号线、5 号线和 10 号线以及武汉地铁车辆转向架这种类型的转向架是由已成熟的欧洲系列 3 转向架及 ET42X 转向架系列发展而来的,是无摇枕、H 型构架转向架,它的一系悬挂采用锥形插入式合成橡胶弹簧装置,二系悬挂采用的是空气弹簧,该转向架所使用的均是标准零部件及成中南大学本科生毕业论文(设计)第 1 章 问题的提出3熟的设备,其维护工作最小化并基于可移动模块的原则使车辆效用最大化,只有制动闸瓦需要定期进行磨耗检查。构造速度 90km/h,最高运行速度 80km/h.北京地铁车辆转向架北京地铁车辆转向架主要有两种形式,有摇枕转向架和无摇枕转向架。有摇枕转向架:有摇枕转向架即 DK 型转向架,该种转向架是由我国自行设计制造的,用于早期北京地铁车辆,这是无摇动台空气弹簧转向架。该转向架系列有 DK1 型、DK2 型、DK3 型、DK4 型 DK8 型和 DK16 型。无摇枕转向架:1994 年开始,我国长春客车厂开始设计制造无摇枕地铁转向架。 这种类型的转向架一系悬挂采用圆锥叠成橡胶弹簧, 并兼作轴向定位装置,二系悬挂采用无摇枕的空气弹簧。广州地铁三号线车辆转向架广州地铁三号线的转向架是有德国西门子公司设计的,其运营速度是120km/h。株洲电力机车有限公司引进其转向架构架的制造技术和转向架的装配技术,并引进其一系列的生产设备。由上面的几种转向架可以看出,国内的转向架大致可以分为三种:第一种是完全由外国研制生产,我国引进使用的转向架;第二种是我国的机车公司引进国外技术,并在此基础上对部分技术进行改进发展而来的转向架;第三种是我国机车公司自主研发制造的转向架。但是,除了广州地铁三号线运营速度是 120km/h之外,其他城市的地铁线路的运营速度都偏低。并且在城市化规模越来越大的今天,城市的第二产业外移,大量新型产业区建立在卫星城和远离中心城市的地区, 在这种情况下, 要求加快郊区地铁的建设。以国外的大城市为例,中心城区的地铁长度远远少于郊区地铁的长度。郊区地铁线路长,站间距也较长,为了缩短列车运行时间,郊区地铁应选择运行速度较高的地铁车辆,这样就对转向架有更高的要求。在国内,目前成熟运营的城市地下交通线路中只有广州地铁 3 号线的运营速度达到了 120km/h,其他大多数城市地铁车辆的运营速度集中在 60-80km/h,部分城市地铁车辆运营速度达到了100km/h,如天津滨海快速线最高运营速度 100km/h,上海地铁 11 号线北段最高运营速度也为 100 kmh, 2012 年底完成南段的地铁施工, 并且提出了最高运营速度为 120 kmh 的要求。 综合国内城市规模的发展 (特别是的城市人口的增长)和城市地铁车辆转向架的现状,开发可以各种适合不同城市特征的 120 km 速度中南大学本科生毕业论文(设计)第 1 章 问题的提出4级的地铁车辆及其转向架是当前非常迫切事情。中南大学本科生毕业论文(设计)第 2 章 设计思路和可行性分析5第 2 章 设计思路和可行性分析2.1 总体设计思路转向架是机车车辆的重要部件之一, 是支承车体并担负车辆沿着轨道走行的支承走行装置。转向架的结构的设计是否合理直接影响到车辆的运行品质、动力性能和行车安全,特别是现在地铁车辆向高速方向发展,速度越高,对转向架的结构设计的要求就越高。根据现代地铁车辆的发展趋势,转向架结构设计应该具有的技术要求:1. 保证较高的粘着品质在粘着系数确定的条件下,机车的牵引力有粘着重量决定,为了尽量使粘着重量的利用率提高,就要确保有最高的粘着品质,并尽量减少轴重转移量。一般要求转向架的粘着重量的利用率不得少于 90%。2. 确保良好的动力学性能车辆在不同条件路段的行驶过程中,为了减少对轨道的动作用力,减少轮对和轨道之间的应力,以及减少轮对的磨损,要求转向架具有良好的动力学性能,这样对车辆转向架的簧下重量有着严格的要求。对于地铁车辆,一般要求转向架每根轴的簧下重量不得高于 30kN,并且还要采用二系悬挂,以加大悬挂装置的经挠度满足高速运行车辆的需要。3. 轻量化,工艺简易为满足现在车辆运行速度大幅提高的要求, 在转向架构架满足高速运行下的强度要求和刚度要求的前提下,应该尽可能减轻转向架自重,并且使制造工艺简单化,提高生产效率。4. 合理的机构形式在满足车辆可靠运行的前提下,转向架的设计要求结构形式简单,采用不需要维修或者没有磨耗的结构形式,尽量减少转向架的维修工作,从而提高了转向架两次维修之间的使用时间,并且节约维护费用。5. 采用统一的零部件材料在设计转向架时,满足转向架构架强度和刚度要求的前提下,尽可能同意转中南大学本科生毕业论文(设计)第 2 章 设计思路和可行性分析6向架各零部件的材质。设计转向架时,在满足上面转向架设计技术要求的前提下,结合转向架的各个特点,即转向架的运行的稳定性、结构的轻量化和低噪声污染等,综合我国城市人口多、出行量大和城市规模
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