机械设计教学计划

1、湖南高速铁路职业技术学院教师教案 序号：1授课班级授课日期出勤情况课程名称车辆构造与检修教学类型理论讲授复习旧课要点新课内容及要点第一章 基本知识第一节 铁道车辆的组成和分类第二节 车辆标记第三节 车辆的方位和轴距第四节 铁路限界第五节 车辆在曲线上得偏倚第六节 车辆的主要技术参数第七节 车辆检修制度第八节 车辆检修限度授课目的了解铁路运输的特点，掌握铁道车辆的基本概念及车辆的分类，熟悉其技术参数和发展方向，能进行铁道车辆方位的判断。重点与难点重点：铁道车辆的组成和分类、车辆方位的判定及其技术参数的概念。难点：铁道车辆在曲线上的偏倚量的计算。课后作业课后：1、2、3、4、8、9题第一章 基本知

2、识 第一节 铁道车辆的组成和分类一、 阐述铁路运输的地位铁路是交通运输系统中的主要运输方式（五种运输方式），担负着全国大部分运输任务，铁路客货运量约占我国总运量的50，在国民经济中起着非常重要的作用。随着铁路运营里程的不断增加,到2015年铁路客运线增加1.2万公里，既有线改造2.5万公里。因此，随着铁路的不断发展，铁道车辆有着广阔的发展前景，需要有一大批献身于铁道车辆事业的技术人才，为我国铁道车辆事业服务。二、 铁道车辆的概念广义地说，所谓铁道车辆是指那种必须沿着专设的轨道运行的车辆。除铁路干线上运行的铁道车辆外，城市中的轻轨车辆、有轨电车、地下铁道车辆、建筑工地及矿井中运送土石的翻斗小车、

3、磁悬浮车、单轨车（悬挂式、跨座；式）都可以列入铁道车辆范畴。三、 铁道车辆的基本特点 自行导向作用；低的运行阻力；成列运行；严格的外形尺寸。四、 铁道车辆的组成和分类1、组成：铁道车辆一般由走行部、制动装置、车钩缓冲装置、车体、车辆内部设备5大部分组成。2、各部分的主要作用：车体：车体既是容纳旅客、装载货物及整备品等的部分，又是安装与连接其他4个组成部分的基础。走行部：走行部一般称为转向架。它是能相对车体回转的一种走形装置。承受着车体的自重和载重，并由机车牵引行驶在钢轨上，是保证车辆运行品质的关键部件。车钩缓冲装置：车钩缓冲装置是将机车与车辆或车辆与车辆之间互相连接的装置。它具有传递和缓和列车

4、运行中纵向力的性能。制动装置：制动装置是车辆上起制动作用的零部件所组成的一整套机构。它的主要作用是保证高速运行中的列车能按需要实现减速、在规定的距离内实现停车或防止静止的车辆溜走，以保证行车安全。车内设备。车内设备：是指能良好地为运输对象服务而设于车体内的一些固定附属装置。3、分类：分为货车和客车两大种类。 第二节 车辆标记一、车型车号标记：由基本型号、辅助型号及车辆制造顺序号码组成。二、产权制造标记：国徽标记、路徽、制造标记、配属标记。三、运用标记：性能标记、特殊标记。四、车辆检修标记：定期检修标记、摘车临修标记、车辆检修有关标记。五、车辆试验标记 第三节 车辆的方位和轴距一 、车辆方向的确

5、定制动缸活塞杆推出的方向为该车一位端(手制动机一般装设在一位端)，另一端为二位端。对于多制动缸的车辆以手制动机的一端为一位端。一些长大货车使用转向架群，人力制动装置也可能有数个，则可以出厂时涂打的标记为准。 二、零部件位置的确定如果零部件是纵向排列的，是由一位端起顺次数到二位端止。如果位置是左右对称的，则人站立在一位端，面向二位端，从左至右顺次数到二位端止。三、列车中车辆前、后、左、右的确定 编挂在列车中的车辆，其前、后、左、右的确定方法是按照列车运行方向规定的。其前进的一端称为前部，相反的那一端称为后部，面向前部站立而定出其左右。其连挂的车辆，由机车后的第一辆车、第二辆车等分别称为机车后部1

6、位、2位车辆等。四、车辆的轴距与定距（一）全轴距：一辆车上，最前位车轴和最后位车轴中心线之间的水平距离。（如下图中的B）（二）固定轴距:同一转向架最前位和最后位车轴中心线之间的水平距离。（如下图中的D）（三）车辆定距:底架两心盘中心销的中心线之间的水平距离。（如下图中的C）第四节 铁路车辆限界一、铁路限界的组成铁路限界由机车车辆限界和建筑接近限界两者共同组成。（一）我国准轨机车车辆限界教材图1-8的图解和说明（二）建筑接近限界二、限界间隙机车车辆限界与建筑接近限界之间留有一定的空间，此空间称为安全空间，为了避免相互碰撞，保证行车安全，在两限界之间留有一定的安全空间。第五节 车辆在曲线上的偏倚一

7、、 熟悉车辆偏倚的概念车辆通过曲线时，车体的中心线与线路的中心线不能重合而发生偏离的现象叫做车辆偏倚。二、 了解车辆在曲线上偏倚量的计算第六节 车辆的主要技术参数一、 性能参数自重、载重、总重、自重系数、容积、比容积、比面积、最高试验速度、最高运行速度、轴重。每延米重二、 车辆的主要尺寸车辆长度、车辆宽度与最大宽度、车辆高度与最大高度、车体底架长度、车体内部主要尺寸、地板面高度、车钩中心线高度。 第七节 车辆检修制度两种主要的检修制度：计划修与状态修现行铁道车辆的检修制度（一） 定期检修定期检修是车辆每运用一段时间对车辆的全部和部分零件进行一定程度的检修。 定期检修的修程：包括客车和货车 （二

8、）日常维修 1、货车的日常维修 2、客车的日常维修第二章 轮对第一节 车轴一、车轴各部分的名称及作用轴颈：安装滚动轴承和承载鞍的。防尘板座：车轴与防尘板座的配合部位。轮座：车轴和车轮的配合部位，是车轴受力最大的部位。轴身：两轮座的连接部分。轴端螺栓孔：滚动轴承车轴安装轴端压板的地方，轴端压板的作用为防止滚动轴承内圈从轴颈上窜出。二、车轴的分类和使用范围标准滚动轴承车轴有RB2、RD2、RE2、RC3、RD3、RC4、RD4、RD3P等型号。其中RB2、RD2、RE2用于货车转向架，RC3、RD3用于客车转向架。第二节 车轮一、车轮各部分名称及作用目前我国铁道车辆使用的车轮为整体辗钢轮和新型铸钢

9、轮，简称整体轮。踏面：车轮与钢轨接触的面称为踏面。轮缘：踏面内侧沿整个踏面凸起的部分为轮缘。轮辋：踏面沿径向的厚度部分称为轮辋。轮毂：保证车轮和车轴相互结合且保证有足够压装力的部分。轮毂孔：安装车轴的部分，与车轴上的轮座部分相配合。辐板：连接轮毂和轮辋的部分。辐板孔：辐板上的孔称为辐板孔。二、轮缘和踏面的形状我国铁路车辆使用的车轮轮缘和踏面有锥型、磨耗型、高速磨耗型三种。采用磨耗型踏面的理由：一是便于通过曲线；二是可自动调中；三是能顺利通过道岔；四是使踏面磨耗比较均匀；五是防止车轮脱轨。三、车轮的种类货车标准轮;HB及HBS、HD及HDS、HE型，车轮直径均为840mm，客车标准车轮：KC、K

10、D及KDS，车轮直径为915mm。第三节 轮对的分类与标记 轮对的类型和名称，应根据车轴类型和车轮类型确定。 货车、客车标准滚动轴承轮对型号与车轴型号一致。 轮对标记包括车轮标记、车轴标记。 第五节 轮对内侧距离与轨道的关系轮对的内侧距离设为（1353±3）mm的原因：一是减少轮缘与钢轨的磨耗；二是便于安全通过曲线；三是安全通过道岔。 第六节 轮对的损伤一、 车轴损伤车轴的故障包括车轴裂纹、车轴磨伤、车轴弯曲。车轴裂纹的原因：热切、疲劳断裂。二、 车轮的损伤踏面磨耗、轮缘磨耗、踏面擦伤与剥离，车轮裂纹。（一） 踏面磨耗的原因：挤压塑性变形；摩擦热的作用。（二） 踏面磨耗产生的危害：1

11、、它破坏了踏面的标准外形，使踏面与钢轨经常接触部分的磨耗变大，使轮对蛇形运动的波长减小，频率增高，影响车辆运行的平稳性。2、 踏面磨耗造成轮缘下垂，轮缘下垂严重时，会压坏钢轨链接螺栓，引起脱轨。3、 踏面磨耗严重时，也使踏面外侧下垂，当通过道岔时，踏面外侧会陷入基本轨和尖轨之间，把基本轨推开，造成脱轨。 4、 增大运行阻力。第八节 轮对的探伤管理一、电磁探伤（一） 原理：电磁探伤是利用电磁原理来发现金属缺陷的检查方法。这种探伤方法是将铁磁材料的零件磁化，零件缺陷处的磁阻就会增大，利用漏磁来发现缺陷 （二）显示方法：干法和湿法两种。（三）电磁探伤的不足之处对于金属内部较深的裂纹与缺陷，采用电磁探

12、伤是不大容易发现的。二、超声波探伤 用超声波发生器向工件内发射超声波，超声波遇到缺陷时受阻，检测缺陷反射回来的超声波和超声波通过缺陷后的衰减程度，即可发现缺陷和位置。第九节 轮对检修工艺一、 轮对检修工艺过程 车轮厂滚动轴承轮对检修工艺过程二、轮对检修的主要工序及技术要求 （一）轮对的外观检查、冲洗及轴身除锈轮对再从转向架上分解下来后，应先进行外观检查。经外观检查后，应用高压热水进行冲洗，冲洗水温为7080，时间在5分钟以上。轮对应用轴身除锈机进行除锈，与冲洗同时进行。车轴各部位表面的油漆及锈垢必须彻底清除，车轴外露部位必须露出基本金属面。（二）轮对的尺寸测量 应用第四种检查器、轮对內距尺、车

13、轮直径尺、外卡钳、钢直尺及弧度样板尺测量轮对各部位尺寸，并将测量结果记录在轮对卡片上。（三）车轮的旋修 为了恢复轮缘和踏面的外廓标准形状，在厂、段修时必须对车轮进行合理的旋修。旋修时，按磨耗型踏面的外形加工及测量。（四）车轴的旋修 1、轴身的旋修。 2、轴颈及防尘板座的旋修。必须采用数控或仿形的方式加工。 3、轴端中心孔、轴端螺栓孔的检修。（五）选配及压装（六）检验 经检查验收合格后方准装车使用，检查合格的轮对，还须在轴身及车轮内外侧涂刷清油一遍。第三章 滚动轴承及轴箱装置 第一节 概况一、滚动轴承的一般知识（一）滚动轴承的组成 滚动轴承一般由外圈、内圈、滚动体及保持架组成。（二）滚动轴承的优

14、点 1、减少列车启动和运行阻力，增大列车牵引质量。 2、延长检修周期，减少材料消耗。 3、滚动轴承承载均匀，燃轴事故少，安全可靠。 4、提高运行速度，适应现代化运输。 （三）滚动轴承的代号了解两种代号表示标准：老标准GB/T272-1988,新标准GB/T2721993。第三节 车辆滚动轴承轴箱形式目前主要可分为有轴箱的圆柱滚动轴承轴箱装置和无轴箱的圆锥滚动轴承轴箱装置。一、 圆柱滚动轴承轴箱装置（一）橡胶油封密封式轴箱装置 由轴箱体、轴箱后盖、防尘挡圈、橡胶油封、轴箱前盖、压板等组成。（二） 金属迷宫密封式轴箱装置该种结构的轴箱，不带轴箱后盖，在轴箱体后端设有迷宫槽，迷宫槽的底部设有排水孔。

15、在圆筒内后端设有凸台，以支撑内侧轴承的外圈。二、无轴箱圆锥滚动轴承装置由外圈、内圈、滚子、保持架、中隔圈、密封座、密封罩、油封、前盖、后挡、螺栓、防松片和承载鞍等组成。第四节 车辆滚动轴承及轴箱装置的检修装备一、无轴箱圆锥轴承固定式压装机固定式压装机压装轴承采用冷压方式，可同时在轮对两端将轴承压装在轴颈上。二、感应加热器及控制屏感应加热器通常由铝外壳、线圈、铁芯、手把和铁爪等零件组成。三、轴承测量工具及仪器简介外径千分尺、内径千分尺、磁座千分尺等四、无轴箱圆锥滚动轴承推卸机 该机由主机、液压站和电气控制箱组成。五、滚动轴承清洗设备 滚动轴承的清洗质量，直接影响到检修质量和检修效率。第四章 弹簧

16、及减振装置第一节 弹簧的作用、分类及主要特性一、弹簧装置的作用 1、均匀分布载荷； 2、缓和冲击和振动。二、弹簧的分类 钢质弹簧、橡胶弹簧、空气弹簧三、弹簧的主要特性参数 弹簧的主要特性是挠度、刚度和柔度。四、弹簧组合的刚度及柔度 1、并联时： 并联布置的弹簧系统的 刚度等于各个弹簧刚度的代数和 2、串联时：第二节 刚弹簧的结构一、弹簧的结构 叠板弹簧、螺旋弹簧、环弹簧、抗侧滚扭杆二、弹簧的名词术语 有效圈数、支持圈、总圈数、弹簧料径等第三节 刚弹簧的检修一、圆弹簧的故障形式及检修要求 1、裂纹和折损，裂纹和折损的弹簧应予更换； 2、弹簧衰弱，货车段修规程要求圆弹簧自由高小于规定的下限时更换。

17、 3、腐蚀及磨耗，货车段修规程规定圆弹簧圆钢直径腐蚀、磨耗超过原型8%时应予更换。二、转向架圆簧组装要求组装要求分为货车转向架和客车转向架两类。第四节 橡胶弹簧一、铁道车辆上采用橡胶元件具有的优点1、可以自由确定形状，使各个方向的刚度根据设计要求确定；2、无须润滑，利于维修； 3、可减轻自重； 4、具有较高内阻；5、弹性模量比金属小得多，可以得到较大的弹性模量。二、橡胶元件设计的注意事项1、橡胶具有特殊的蠕变特性。2、性能受温度影响较大。3、具有体积不变的特性，即几乎是不可压缩的。4、疲劳损坏。5、橡胶变形受载荷形式影响较大，承受剪切载荷变形最大，承受压缩载荷时变形最小。6、散热性不好，需要时

18、应做成多层片状，中间夹以金属片，以增强散热性。第五节 空气弹簧一、空气弹簧装置的应用及特点 1、空气弹簧的刚度可选择低值，以降低车辆的自振频率； 2、空气弹簧具有非线性特性； 3、空气弹簧的刚度随载荷而改变； 4、空气弹簧具有良好的吸收高频振动和隔音性能等等。二、空气弹簧装置系统的组成 主要由空气弹簧本体，附加空气室，高度控制阀，差压阀及滤尘器等组成。三、空气弹簧的分类及组成空气弹簧大体上可分为囊式和膜式两类。囊式又分为单曲、双曲和多曲。囊式空气弹簧使用寿命长，制造工艺较简单，但刚度大，振动频率高，所以已不采用。膜式分为约束膜式和自由膜式。约束膜式空气弹簧刚度小，振动频率低，其弹性特性曲线容易

19、通过约束裙的形状来控制。第六节 高度控制阀一、高度控制阀的作用和组成 作用：1、维持车体在不同静载荷下都与轨面保持一定的高度；2、在直线上运行时，车辆在正常的振动情况下不发生进、排气作用；3、在车辆通过曲线时，由于车体的倾斜，使得转向架左右两侧的高度控制阀分别产生进、排气的不同作用，从而减少车辆的倾斜。组成：由高度控制机构、进排气机构和延时机构等部分组成。二、高度控制阀的工作原理三、高度控制阀的主要特性及参数 截止频率、无感区、延迟时间、充排气时间等第七节 差压阀差压阀的作用：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

20、的空气弹簧，使压差维持在该定值以下。第九节 减振装置一、车辆减振元件的作用及分类 铁路车辆采用的减振器按阻力特性可分为常阻力和变阻力两种减振器；按安装部位可分为轴箱减振器和中央减振器；按减振方向可分为垂向和横向减振器；按结构特点又可分为摩擦减振器和油压减振器。二、变摩擦力减振器 摩擦式减振器是借助金属摩擦副的相对运动产生的摩擦力，将车辆振动能变为热能而散逸于大气中，从而减小车辆振动。第五章 货车转向架第一节 转向架的分类及要求一、转向架的作用 1、车辆上采用转向架是为了增加车辆的载重、长度和容积，提高列车运行速度，以满足铁路运输发展的需要。2、保证在正常运行条件下，车体都能可靠地坐落在转向架上

21、，通过轴承装置使车轮沿钢轨的滚动转化为车体沿线路运行的平动。3、支承车体，承受并传递从车轮至轮对之间及轮轨至车体之间的各种载荷及作用力，并使轴重均匀分配。二、转向架的组成 一般转向架的组成可以分为以下几个部分：轮对轴箱装置、弹性悬挂装置、构架或侧架、基础制定装置、转向架支承车体的装置。三、转向架的分类1、按轴数：可分为二轴、三轴和多轴。2、按车轴类型基本上可分为B、C、D、E四种。3、按承载结构分：心盘承载、心盘和旁承联合承载、全旁承承载。4、按结构型式分：整体构架式、三大件式。第二节 转8A型货车转向架一、转8A型转向架的构造 一般由轴承、轮对、侧架、楔块、摇枕等主要零部件组成。二、垂直载荷

22、在转8A型转向架上的传递顺序 车体心盘摇枕弹簧侧架承载鞍轴承车轮钢轨三、转8A型转向架的主要优缺点 优点：侧架、摇枕采用铸钢制成，具有较大的强度；零部件紧固件少，结构简单、坚固、检修方便。缺点：轮缘磨耗严重；容易产生菱形变形；动力学性能不好，尤其空车动力性能更差；斜楔不耐磨，磨损后修复困难；在运用中不易检查发现滑槽制动梁轴根部发生的裂纹。第三节 转K1、K2型转向架 一、转K2型转向架简单介绍转K2型转向架属于带变摩擦装置的铸钢三大件式转向架，在两侧架之间安装了弹性下交叉支撑装置，交叉杆从摇枕下面穿过，4个端点用轴向橡胶垫与侧架连接；侧架、摇枕采用B级钢材铸造；减振装置一种采用分离式斜楔，一种

23、采用整体式斜楔；基础制动装置为中拉杆结构；中央悬挂系统系统采用两级刚度弹簧；上下心盘之间安装了心盘磨耗盘；采用双作用弹性旁承。二、转K1型转向架转K1型转向架属于铸钢三大件式转向架，在两侧架之间安装了弹性中交叉支撑装置，交叉杆从摇枕腹部穿过，4个端点用橡胶锥套与支撑座连接；侧架、摇枕采用B级钢材铸造；减振装置采用整体式斜楔；基础制动装置为下拉杆结构，采用高摩合成闸瓦；中央悬挂系统系统采用两级刚度弹簧；上下心盘之间安装了心盘磨耗盘；采用双作用弹性旁承。第四节 转K3型转向架转K3型转向架属于构架焊接时转向架，由整体焊接结构、轴箱弹簧悬挂装置、轮对、弹性常接触式旁承、球面心盘及基础制定装置组成。

24、（一）构架整体构架由2根工字型断面的侧梁、1根箱型断面的横梁、导框座、斜楔座等零部件组焊而成。（二）轴箱弹簧悬挂装置轴箱弹簧悬挂装置在空车、半重车及重车多种情况下都具有良好的动力学性能，采用三级刚度弹簧，外圆弹簧比中圆弹簧高，中圆弹簧比内圆弹簧高，采用轴箱单侧斜楔式的变摩擦减振器，使轮对构架在纵、横向都具有较合适刚度的弹性定位。（三）弹性旁承采用弹性常接触式旁承。（四）心盘 心盘为球面式，上下新盘中装有合成材料耐磨衬垫。（五）轮对组成车轮采用HDS型全加工整体辗钢轮，车轴采用50钢，轴承采用新结构197726型双列圆锥滚子轴承。 （六）基础制动装置 采用高摩合成闸瓦、单侧吊式制动梁。第五节 转

25、8AG、转8G型转向架 转8A型转向架的改造项目： 1、加装弹性交叉支撑装置；2、采用双作用弹性盘承，配用采用新型上盘承；3、采用两级刚度弹簧；4、加装心盘磨耗盘；5、基础制动装置中采用奥-贝球铁衬套和配套45号钢圆销，制动下拉杆中部压扁。 根据以上改造项目的不同，定名为转8G型、转8AG型转向架。第六节 转K4、转K5型转向架一、转K5型转向架的特点： 转K5型转向架分解图1）结构上属于铸钢三大件式转向架，具有结构简单、车轮均载性好等优点。2）该转向架采用了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

26、耗，提高了车辆的运行品质。3）左右侧架通过弹簧托板联接，增加了转向架的抗菱刚度，具有较高的临界速度。 4）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。二、与K4的不同之处 车轴采用E轴、轴距增大至1800mm、弹簧托板由直边形改为鱼腹形压型件、摇枕一端增加2组承载弹簧、采用直径Ø375mm下心盘、摇枕和侧架加大断面以满足25t轴重强度的要求等。转K6型转向架属于铸钢三大件式转向架，结构转K2型转向架类似。 三、转K4、K5型转向架性能参数、主要基本尺寸对比 第七节

27、 货车转向架的检修一、侧架的检修 1、侧架的故障包括裂纹和磨耗。 裂纹产生的原因： 侧架弯角处断面尺寸的突然变化，易产生应力集中。 铸造工艺不良产生内应力。 有铸造缺陷，减弱了断面强度，产生了局部应力过大而出现裂纹。 焊修工艺不当，加之焊修后热处理不当，在电焊处已发生脆裂。 由于摇枕档与侧架立柱的磨耗，增加了侧架立柱与摇枕档的间隙，当冲击力过大时，在侧架立柱根部弯角处易产生裂纹。 2、铸钢侧架的磨耗发生部位：侧架立柱磨耗板、斜楔挡、制动梁滑槽磨耗板、轴箱导框及侧架立柱与摇枕挡的配合面处等。二、铸钢摇枕的检修常见故障：裂纹和磨耗三、枕弹簧的检修弹簧的损伤形式：裂损、衰弱、腐蚀及磨损。四、摩擦减振

28、器的检修故障：斜楔的磨耗、裂损、减振弹簧的折损、弹簧衰弱及腐蚀磨耗。五、心盘、旁承的故障检修心盘故障：心盘裂纹、心盘磨耗。旁承故障：旁承因不常受力，故障较少，其主要为摩擦块的磨耗和偏磨，可进行焊修后磨平。 第六章 客车转向架第一节 209T型转向架一、结构特点 该型转向架主要由构架、轮对轴箱弹簧装置、摇枕弹簧装置、基础制动装置、轴温报警装置等五部分组成。（一）构架装置209T型转向架的构架为铸钢一体式或钢板压型焊接H形构架，如图1所示，由2根侧梁、2根横梁及4根悬臂小端梁等组成。各梁均为箱形封闭断面，并根据需要铸有出砂孔和工作孔。在横梁与悬臂小端梁之间的侧梁底面上共铸有8个弹簧支柱座，用于安装轴箱弹簧支柱。图2 209T型转向架构架（二）轮对轴箱弹簧装置209T型转向架的轮对轴箱弹簧装置为无导框式结构，它由轮对轴箱装置、轴箱弹簧装置及轴箱定位装置三部分组成。（三）摇枕弹簧悬挂装置 209T型转向架的摇枕弹簧悬挂装置为摇动台式，采用