CRH1动车组转向架部件设计-毕业设计说明书

1、 毕业设计说明书 CRH1动车组转向架部件设计 学生姓名： 学号： 机械工程与动力学院学 院： 机械电子工程专 业： 指导教师： 2015年6月 CRH1动车组转向架部件设计 摘要 现阶段我国高速铁路技术正处于飞速发展的阶段，但是受我国铁路技术起步晚、基础研究薄弱、轨道交通学科发展落后这一基本现状的制约，我国高速铁路技术与德国、法国、日本这些高铁强国还有很大的差距。在经济全球化的背景下，引进国外高速铁路技术发展我国轨道交通系统并于此基础上逐步实现“引进、消化、吸收与再创新”就显得尤为重要。高速动车组就是典型的高铁技术代表之一，为实现高速铁路的跨越式发展，解决我国运输瓶颈与科研的技术难题，200

2、4年我国开始从日本、德国、法国引进了一批高速动车组并与外方进行联合设计生产，现在我国正在不断消化吸收高速动车组关键技术，并逐步形成我国自主的技术平台。 随着列车开行速度的提高，对动车组转向架安全性、舒适性与曲线通过能力也就提出了越来越高的要求。高速转向架的研发设计也就成为高速铁路技术里一项极其重要的子系统，考虑到高速转向架技术以及相对应的轮轨关系是消化吸收再创新的重点，本课题研究内容就是电动车组动力转向架的设计，希望通过本课题的研究加深对高速动车组技术的理解。 本课题设计过程主要是通过研究各种典型高速转向架的先进技术，并深对入高速动车组各种部件进行调研与分析，了解高速动车组转向架的结构组成与装

3、配关系，收集转向架相关设计资料，基于动车组时速在350km/h以上，主要运用了P/roE三维建模、Autodesk二维建模软件初步完成对动车组动力转向架总的结构外形及装配设计，还有就是对主要零部件参数和外形的设计。关键词：高速铁路；动车组；高速转向架技术；转向架设计； CRH1 emu bogie component design Abstract Currently, the high-speed railwaytechnology of our country is developing fast, however, with the influence of the adverse co

4、ndition that the technology started lately, fundamental research worked weakly and the study of railway vehicle fall behind, there is large gap between us and those developed country in High-speed railway field, such as Japan, German and French. At the background of economic globalization, the intro

5、duction of foreign high-speed railway technology is significant, as our country develops own technology from introduction, absorbing to recreation. High-speed multiple units is one of the typical representative of high-speed railway technology, In order to realize the huge development of high-speed

6、railway, solve the difficult problem of transition and research in high-speed railway field, our country introduced a sort of high-speed EMU from Japan, German and French in 2004, What's more, designed and produced the production with the foreigner's cooperation. Now, our country is graduall

7、y absorbing the key technology of high-speed and building specific technology platform. With the travelling speed of high-speed train raised, there are more strict requirements for the safety, the comfort and the capacity on the curve of multiple units bogie. The research and development of high-spe

8、ed multiple units of bogie became one of the meaningful subsystems in high-speed railway technology. Taking that the High-speed bogie technology and corresponding wheel-rail relations are strategic points of digestion, absorption and re-innovation into account, this research is to design the bogie o

9、f EMU in hope of expanding the understanding of high-speed multiple units technology. This topic design process is mainly through the study of advanced technology, all kinds of typical high-speed bogie and deep investigation and analysis at the various parts into the high speed emu, understand the h

10、igh-speed emu bogie structure and assembly relation of bogie design related information collection, based on the emu speed above 350 km/h, mainly using the Autodesk 2 d modeling software completed preliminary to the emu power bogie appearance and assembly design, the overall structure and design of

11、main components parameters and shape.Key words: High-speed railway; multipleunits; high-speed bogie technology;bogie design 目录1绪论12 CRH1转向架总体设计22.1转向架概述22.2转向架设计思想32.3总体设计32.4 CRH1动车组主要技术、结构参数43 CRH1转向架主要部件设计63.1构架63.1.1设计目标63.1.2构架结构73.1.3 构架结构强度校核103.2 轴箱113.2.1轴箱装配113.2.2轴承123.2.3其它零件133.3 CRH1一系

12、悬挂系统143.3.1一系悬挂系统参数确定143.3.2悬挂元件结构的确定163.4二系悬挂装置193.4.1二系悬挂参数的确定223.4.2悬挂元件结构的确定243.5轮对装置253.5.1车轴及强度校核263.5.2车轮303.5.3制动盘313.5.4轴箱体313.5.5轴承323.5.6齿轮箱装置323.6 CRH1转向架牵引装置323.6.1牵引杆333.6.2牵引梁333.7 CRH1转向架驱动传动装置343.7.l驱动系统353.7.2悬挂系统363.7.3传动系统373.8 CRH1转向架制动装置383.9撒砂、空气管路、轮缘润滑、轴温监测布线及附属装置413.9.1撒砂装置4

13、13.9.2空气管路423.9.3轮缘润滑装置433.9.4轴温监测装置布线433.9.5附属装置434结语45参考文献46致 谢. 48II1绪论随着铁路运输的发展和人民生活水平的提高，人们对时空的观念有了深刻的变化，对铁路运输有了新的要求。为了适应现代社会高效率、快节奏的要求，铁路部门已进行了五次大提速12。目前在主要干线上机车最高速度已达到160180，但这种速度还是不能够满足人们日益增长的要求，比如在秦沈专线上建成的300高速线路，有些人要求在北京至上海开行磁悬浮列车等等都反应了人们对高速列车的期望。可以肯定的是，第六次铁路大提速将很快到来，以上的大功率高速列车注定将步入历史舞台34，

14、在下一次铁路提速过程中发挥主要作用。转向架是铁路车辆的重要部件之一，它直接与车辆运行的安全性和平稳性有关。设计转向架时既要考虑继承性，又要考虑先进性；既要提高转向架的技术性能，又要注意经济效益；5既要学习与吸收国外先进技术又要结合我国的生产特点。转向架的设计要综合考虑各种因素，综合运用各方面知识。作为机车的重要部件之一，转向架也是机车最高运行速度的限制性部件，它对于确保机车的运行安全、改善运行品质、提高舒适程度、减少环境污染等有着极其重要的作用。因此开发高速机车转向架是开发大功率高速机车的关键6。 20世纪60年代，日本开发了第1代0系新干线动车组用DT200型动力转向架，其一系悬挂采用IS拉

15、板双圆簧模式，中央悬挂由空气弹簧、液压减振器等组成。随着研究的不断深入，又先后开发了200系动车组用DT201型、500系用WDT205型、700系用TDT204型和TTR7002型等20余种转向架。这些转向架结构不断简化，通过采用轻量化焊接构架、铝合金轴箱、铸铝齿轮箱和空心车轴等技术使转向架质量和簧下质量得到降低；驱动单元除采用常规的牵引电机架悬挂、通过齿式联轴节补偿相对位移的模式外，还在试验转向架上对牵引电机半体悬挂、平行万向轴驱动和牵引电机体悬挂、纵向万向轴-锥齿轮传动等模式进行了试验；对于轴箱定位方式, 新干线动车组则通过多方案对比确定最优模式；500系、N700系和适合北方地区气候特

16、点、地形特点的“E1系列” 、“E2系列”、 “E3系列”和“E4系列”等动车组分别采用了半主动控制横向减振器、主动控制空气弹簧等新技术, 以改善车辆动力学性能，提高车辆运行速度。欧洲早期高速动车组采用动力集中模式，其动力转向架模式与现代动力分散型动 车组转向架有较大的区别，而其拖车转向架则由常规客车转向架演化而来。近年来，欧洲国家开发的动力分散型动车组用动力转向架模式与日本新干线动车组转向架模式基本相同,一般采用无摇枕结构, 构架为轻量化焊接构架；轴箱定位采用转臂定位或橡胶弹簧定位；中央悬挂装置由空气弹簧、横向减振器、抗蛇行减振器和抗侧滚扭杆等部件组成；驱动单元采用牵引电机架悬或体悬、齿轮箱

17、抱轴悬挂的形式；采用轴装或轮装盘形制动；牵引机构则采用单拉杆或Z形拉杆牵引。此外，部分欧洲国家还通过采用摆式列车技术实现在既有铁路线上的高速运行。同时比较典型的还有法国的TGV列车以及阿尔斯通公司最新研制的AGV-V150高速列车，TGV列车采用铰接式动力转向架，列车编组始终保持两端为动力车，拖车之间采用铰接式连接，整个动车组不可分解独立运行。德国城间高速列车ICE是德国现代铁路技术的代表作，其配套的高速客车转向架也因此而天下闻名。ICE列车目前共发展了三代。ICE1拖车采用MD530型转向架、ICE2拖车采用SGP400型转向架、ICE3采用SF500型转向架。 随着铁路运行速度的不断提高,

18、 我国在设计动力分散型动车组时先后设计了多种动力和非动力转向架, 其中较具代表性的有CRH1动车组用AM96型、CRH2动车组用SKTB-200型、CRH3动车组用SF500型和CRH5动车组用AX30513型转向架。国家科技支撑项目把高速转向架技术列为重要课题之一，在科技部和铁道部两部联合行动计划的指导下，北车长客股份走产学研用相结合的道路，组织国内最强的科研院所联合攻关，先后在京津线、武广线做了大量的科学试验，取得了宝贵的第一手数据，建立了仿真分析模型，在国家重点实验室滚振试验台进行多方案比选试验和线路试验验证，随后在CRH380BL转向架设计制造中全部采用。北车长客股份科技人员掌握了高速

19、转向架技术，积累了大量的科学数据，在CRH3动车组转向架基础上自主创新了CRH380BL高速转向架，最高线路试验速度达487.3，试验台试验速度达500。2 CRH1转向架总体设计2.1转向架概述CRH1动车组转向架主要特点是：跟通用机车相比，CRH1动车组的优点是：1. CRH1动车组在两端都有驾驶室，列车掉头时无需先把机车在一端脱钩后再移到另一端挂钩，大为加快运转的速度。同时亦减少车务人员的工作及提高安全。（机车亦可以用推拉操作达到一样的效果）2. CRH1动车组可以容易组合成长短不同的列车。有些地方的动车组会先整成一列，到中途的车站分开成数截，分别开向不同的目的地。15当中动力分散的动车

20、组以下的优点特别明显：1）.动力效率较高；特别是在斜坡上。动车组车卡的重量放置在各个带动力的车轮上，而不会成为拖在机车后面无用的负重。2）.因为同样的原因，动车组上的动力轴对路轨黏著力的要求较低，每轴的载重亦较少。因此选用动车组的高速铁路路线，对路线的土木工程及路轨的要求都较为低。3. 电力动车组因为有较多的电动机，所以再生制动能力良好。对於停站较多的近郊通勤铁路、地下铁路，这优点特别明显。4. 因为动车组运转快、占地小，行走市郊的通勤铁路很多都是动车组。轻便铁路、地下铁路使用的亦几乎全是动车组16。 非动力转向架主要由钢结构焊接构架组成、一系悬挂及轮对轴箱定位装置、二系悬挂及牵引装置、抗测滚

21、扭杆装置、上枕梁、停放储能制动装置、基础制动装置、轴温报警装置与接地回流装置和速度传感器装置等组成。动力转向架与非动力转向架的主要区别：1）动力转向架有1根动力轴和1根非动力轴，动力轴上装有两个制动轴盘和一组齿轮箱；2）非动力转向架有2根非动力轴，非动力轴上装有3个制动轴盘；3）动力转向架构架比非动力转向架构架在横梁上多一个齿轮箱拉杆座。2.2转向架设计思想CRH1动车组转向架的技术设计思想主要体现在:基于具有良好运用业绩的原型车方案，采用成熟和可靠的技术;有针对性地适应中国铁路运用环境，进行部分设计变更;采用低成本设计手段，依靠完善的检修体系保证运用安全。鉴于中国的运用环境和检修水平，重点对

22、转向架一系定位结构及轴承设计进行了变更，并采取了相应的环境对策。2.3总体设计 总体设计模方案如图2.1图2.1 CRH1动力转向架2.4 CRH1动车组主要技术、结构参数 动力配置： 2（2M+1T）+（1M+1T） 车种： 一等车、二等车、酒吧坐车合造车 定员（人）： 670 客室布置： 一等车2+2、二等车2+3 适应轨距（mm）： 1435 适应站台高度（mm）： 5001200 传动方式： 交直交 牵引功率（kW）： 5500 编组重量及长度： 213.5m，420.4t 车体型式： 不锈钢 气密性： 没有 头车车辆长度（mm）： 26950 中间车辆长度（mm）： 26600 车辆

23、宽度（mm）： 3328 车辆高度（mm）： 4040 空调系统： 分体式空调系统 转向架轮径（mm）： 985/915转向架固定轴距（mm）： 2700 受流电压： AC 25kV，50Hz 牵引变流器： IGBT水冷VVVF 牵引电动机： 550 kW 启动加速度（m/s2）： 0.6 紧急制动距离（m）（制动初速度200km/h）： 2000 辅助供电制式： 三相AC380V 50Hz DC100V 轴式 CO-CO 机车运行速度km/h) 350 最高速度(km/h) 380 轮对内侧距(mm) 1353 转向架自重(t) 25.87 轮对轴距(mm) 2180 两转向架中心距(mm)

24、 11570 机车传动方式 交流电机、单边直齿传动 齿轮传动比 90/23=3.913 轮对自由横动量(mm) ±1±1±1 车轮踏面形状 JM3 牵引电机持续功率(kW) 1225 电机悬挂方式 弹性架悬+横向油压减震器 牵引方式 杆机构牵引 牵引点高度(mm) 450 机车起动牵引力(kN) 400 一系悬挂 圆弹簧+橡胶垫+减震器 一系悬挂静挠度(mm) 38.7+2 一系每轴箱垂向刚度(N/m) 2.28×106 一系每轴箱横向刚度(N/m) 4.00×106 一系每轴箱纵向刚度(N/m) 1.70×107 一系垂向止档间隙(

25、mm) 25 一系横向止档间隙(mm) 8 二系悬挂 圆弹簧+橡胶垫+减震器 二系悬挂静挠度(mm) 136.1+2 每个二系簧垂向刚度(N/m) 4.46×105（ICE1圆弹簧） 每个二系簧水平刚度(N/m) 1.55×105（ICE1圆弹簧) 二系横向止档间隙(二) ±25+15(自由间隙+弹性间隙) 摇头止档间隙(mm) 按转向架/车体最大转角3.8°考虑 端轴电机驱动单元横向运动止档(二) 相对轮对(轮轴处) ±20 相对构架(轮轴处) ±11 相对构架(吊杆处) ±314 一系垂向油压减振器阻尼系数(N·

26、;s /mm) 80 二系垂向油压减振器阻尼系数(N·s/mm) 50 二系横向油压减振器阻尼系数(N·s/mm) 50 抗蛇行减振器阻尼系数(N·s/mm) 800 基础制动 轮盘制动+踏面清扫器 机车通过最小曲线半径（m） 125m(V5) 车体和转向架最大转角（°） 3.83 CRH1转向架主要部件设计3.1构架3.1.1设计目标(1)构架应具有足够的强度、刚度，设计完后的构架能够顺利完成按TB/T2368-2005动力转向架构架强度试验方法进行的静强度和疲劳强度试验。(2)在满足强度的情况下，构架应尽量的轻量化，以尽量减轻机车簧间重量，降低转向架

27、与轨道之间的动力作用。3.1.2构架结构构架是整个转向架的骨架，是其他零部件的安装基础和车体支承部件，用它来将转向架各部分连接起来，它应具有足够的强度和刚度承受车体垂向载荷并传递牵引力和制动力。主要由两根侧梁、两根中间横梁及各安装座组成，构架两根侧梁和两根横梁组成H型结构；横侧梁连接处为提高承载能力，采用整体模锻的连接座；构架设计中着重考虑了可靠性和耐久性设计。(如图3.1所示) 图3.1构架结构 在构架的平面布置有弹簧座、轴箱拉杆座、轴箱止档座、拐臂座、砂箱座、制动单元座等。在构架上平面布置有二系弹簧座、横向减振器座、旋转止档座等。在构架的两侧面对称布置的一系垂向减振器座、二系垂向减振器座、

28、抗蛇形减振器座、侧挡座、起吊座等（如图3.3，图3.4，图3.5所示）。图3.2侧梁结构图3.3动力横梁图3.4非动力横梁图3.5制动横梁侧梁为U型结构，由6块钢板（上盖板、下盖板、外侧立板、3块内侧立板）焊接成箱体；(如图3.2)横梁为无缝钢管，外径168.3mm、壁厚14.2mm；轨距：1435mm； 固定轴距：2700mm最大轴重：17t 新（旧）车轮尺寸：890mm(810mm)轮对内侧距：1353 （0，+1.2)mm 侧架与两个横梁、端梁均采用对接的形式，这样做主要是为了避开应力集中区，避免疲劳破坏。为减少构架出现应力集中，在各梁与侧架相交处须保证平缓、圆滑过渡。而且过渡圆弧处还要

29、做打磨处理。3.1.3 构架结构强度校核首台制造完成的构架还应做静强度和疲劳强度试验，试验按TB/T 2368-2005动力转向架构架强度试验方法进行。试验合格后方可装车运用。 （1） 超常载荷1） 垂向载荷 转向架上部载荷 (2.1)式中： 转向架构架一侧的超长垂向载荷，N; 整备状态车体质量，kg；n 定员数；p 每一旅客计算质量，取p=80kg/人；g 重力加速度(g=9.81m/s)；j 常数：对于一般四轴车辆取j=4。 2） 横向载荷 F (2.2)式中: 转向架构架横向载荷，N；j 常数：对于一般四轴车辆取j=12；其他变量参见公式2.1。 3） 斜对称载荷斜对称载荷按转向架通过轨

30、道最大扭曲量10%考虑 (2.3) 式中： 斜对称载荷，kN； 轮对两滚动圆间距离，cm； 车轴轴颈中心线间距离，cm；z 轨道最大扭曲量（=10%）时，某一车轮升高值，cm； 一个轴箱上轴向弹簧总高度，kN/cm； 转向架抵抗斜对称的刚度，kN/cm。4） 纵向载荷在转向架牵引点处沿纵向作用的最大牵引力(根据转向架牵引功率确定)。（2） 模拟运营载荷 10模拟运营载荷是实际应用中经常发生的载荷。 1）垂向载荷转向架一侧的基本垂向载荷按下式计算 (2.4)式中：转向架一侧的基本垂向载荷，N；其他变量参见公式2.1。2 横向载荷每台转向架上的横向载荷按下式计算 (2.5)式中：横向载荷，N；转向

31、架一侧的基本垂向载荷，N；一台转向架的质量，kg。3 斜对称载荷斜对称载荷Fn按转向架通过轨道最大扭曲量5考虑。4 强度和刚度评定1）超长状态静强度评定在规定的个载荷单独及组合作用下，转向架构架任何点的应力均不能超过第14章规定的超常载荷许用应力并不得产生残余变形。2）模拟运用状态的（疲劳）强度评定 按各载荷工况得到应力1,13， 从中确定其最大值max 和最小值min。 按下式计算平均应力m 和应力幅值： (2.6) (2.7)3.2 轴箱3.2.1轴箱装配 轴箱装配是构架与车轴之间的连接部件。轴箱装配安装在车轴的两个轴径上，它通过轴承与车轴连接，将一系簧上的全部载荷包括动载荷传递给车轴;它

32、通过轴箱拉杆与构架相连接，当机车运动时，将轮轨间的轮周牵引力、制动力、动作用力通过轴箱组装传递到构架上，它通过轴箱与构架间和一系弹簧和轴箱止挡的作用，将轮对在运用过程中的横向力传递给构架。轴箱定位采用目前广泛应用的单轴箱拉杆无导框的形式，与导框式轴箱定位相比，它具有提高机车运行稳定性、改善机车动力曲线通过和取消摩擦付等优点。与双轴箱拉杆相比，它具有结构简单，维修方便等优点。国产化轴箱体采用了与日本普通的SC450型铸钢具有等同性能且具有运用业绩的25MnNiB低合金铸钢。轴箱装配主要由C级钢铸造而成的轴箱体、可以承受横向和径向载荷的双列圆柱滚子轴承单元(CBU)及后端盖、防尘圈、前端盖吊钩等组

33、成。(如图3.6所示) 图3.6轴箱装配3.2.2轴承双列圆柱滚子轴承单元(C8U)(如图3.8所示)属于自润滑免维护轴承，日常不需要定期对轴承加油润滑，只在机车大修期轴承的拆检时加入润滑油。轴承内圈与车轴采取过盈配合，过盈量为0.0270. 077mm，以压装的方式装到车轴上;外圈与轴箱体采用小间隙配合，间隙量为0.040.135mm。轴承的径向游隙为0.30.6mm.图3.8双列圆柱滚子轴承单元(CBU)3.2.3其它零件后端盖(图3.9)、防尘圈图3.10)、前端盖(图3.11)主要起到轴箱体内腔的密封作用，防止外部杂质等进入轴箱体内，引起轴承油脂的变质和滚子的磨损，影响轴承的使用寿命。

34、除了密封作用外，前端盖还起到横向止挡的作用，它与构架上横向止挡座配合作用，控制轮对相对于构架的横动量。同时，部分前端盖还为一系垂向减振器提供安装座，接地装置、测速电机提供安装接口。另外，前后端盖都有横向定位轴承的作用，定位于轴承的外圈。轴端压盖主要是用来横向固定轴承的，它压在轴承的内圈上。 图3.9后端盖 图3.10防尘圈图3.11前端盖 图3.12吊钩轴箱装配中还设计有轴箱吊钩(图3.12)。有了吊钩结构，一方面组装后的转向架构架和轮对可以整体起吊;另一方面吊钩还可以起到垂向止挡的作用，控制车轮与构架间过大位移的出现。为保证机车良好的曲线通过性能，轮对和轴箱间设置了自由横动量。对于CoCo机

35、车转向架，由于中间轴在经过曲线的时候需要更大的自由横动量，以保证转向架通过曲线时中间轴轮缘可自动贴靠外轨，参与曲线导向，减小第一轴的轮缘力及轮缘磨耗，其自由横动量的设置比端轴大得多，根据计算论证，各轴自由横动量设置为1-10-1mm。为防止车上电流流过轴承，引起轴承电蚀失效，在每一位轮对上还装有接地装置。接地装置主要是一套导流装置，它将车上的电流直接通过车轴、车轮导向钢轨，避免电流流经轴承。为了在机车司机室内能够适时监测转向架的运行情况，避免行车事故，在一、三位轮对上安装有机车速度传感器接口，以检测机车运行速度。在每个轴箱体上都设计了轴温检测探头安装接口，以检测机车运行时轴箱轴承的温度。当机车

36、轴承温度超过90或温升超过550C,轴温检测装置会自动报警。3.3 CRH1一系悬挂系统3.3.1一系悬挂系统参数确定一系悬挂装置主要由螺旋圆弹簧、橡胶垫、一系垂向油压减振器、轴箱单拉杆和橡胶关节等组成(如图3.13所示)。螺旋圆弹簧、橡胶垫主要是提供较好的垂向刚度和横向刚度，保证机车具有良好的垂向性能和横向性能。轴箱拉杆主要是提供良好的牵引性能。一系垂向油压减振器主要是为了衰减垂向振动。为保证机车轴重均衡，可以在圆弹簧下面根据实际需要放置规定厚度的调整垫。图3.13一系悬挂装置为保证机车具有良好的运行品质和高可靠性，在轴箱与构架之间设置一系悬挂系统，在车体与转向架之间设置二系悬挂系统。这种两

37、系弹性悬挂结构可以减小悬挂系统垂向合成刚度，增大机车总静挠度，从而改善机车的运行平稳性，减小对线路的动作用力。一系悬挂系统用单拉杆加双弹簧的结构型式，双螺旋钢制圆弹簧作为承载体，被分别安装在轴箱体的两侧;轴箱与构架之间设置有一根轴箱拉杆，其两端采用弹性橡胶关节，机车运行时，轴箱拉杆起到传递牵引力和制动力等纵向力的作用。为了改善螺旋圆弹簧的运用工况，降低其动载荷下的工作应力，在圆弹簧下方还设置了橡胶垫，该橡胶垫还可以防止电流直接通过轴箱轴承而电蚀。另外，由于弹簧是一种几乎无阻尼的弹性元件，要使这种结构能确保机车具有良好的走行性能，尤其是高速时的稳定性能，还在每轴箱位垂向并联了一个油压减振器，以达

38、到衰减振动的目的，整个系统的结构如图3.14所示。图3.14一系悬挂系统结构设计还考虑了轮对在构架下的所有运动，在每轴箱位设有垂向、横向限位系统，垂向止挡间隙为25 mm，横向止挡间隙为8 mm，垂向和横向运动被限制在止挡之内，限位的设计满足空心轴机构工作运动间隙要求。为获得良好的动力学性能，弹簧制造时标明了其横向自由偏移的方向，在组装弹簧时按横向自由偏移的要求进行。这样保证了机车簧上载荷在一系悬挂系统内部的均匀分布，保证悬挂弹簧处于良好的组装状态，更好地保证机车优良的动力学运行品质。3.3.2悬挂元件结构的确定(1)轴箱弹簧和减振垫根据以上计算，每个轴箱采用两个轴箱弹簧，一个轴箱拉杆定位。每

39、个一系弹簧(如图3.17所示)的技术参数为:有效圈2.0、总圈数3.5,簧条直径42mm、弹簧中径238mm,自由高210mm、静挠度40mm、工作载荷44.33kN、横向刚度2. 076kN/mm、垂向刚度1.143kN/mm。经过初步计算，轴箱弹簧静载时的剪切应力为349.5N/mm2;取动载系数为1.4，则动应力为489.3 N/mm2，均未超过弹簧材料的许用应力。全压缩时的剪切应力为778.2 N/ mm2轴箱弹簧材料取60Si2CrVA或其它超过其强度的弹簧钢，并按照TB/T1025-2000机车车辆用热卷螺旋压缩弹簧供货技术条件进行制造和检查。为了应对中国铁路运用环境中的风沙和雨雪

40、等侵袭，CRH1动车组轴箱弹簧外设置了热缩橡胶材料制成的防雪罩，该弹簧防雪罩的作用在2008年初的雪灾天气中经受了最好的验证与考验，表明了这一环境对策设计的必要性。减振热(如图3.18所示)为钢板和橡胶的硫化件，橡胶垫垂向撬度为2mm。 图 3.17轴箱弹簧 图 3.18减震垫(2)轴箱拉杆轴箱拉杆两端安装橡胶关节(如图3.19所示)，和轴箱弹簧一起实现轴箱定位。其纵向刚度合理范围在13.3E7 N/m，最优值为1.7E7N/m，由于轴箱拉杆两端的橡胶球关节属于串联结构，因此每个橡胶关节的刚度应设计成3.4E7N/m 。橡胶球关节由三部分组成，芯轴、橡胶、外套(如图3.20所示)。橡胶球关节与

41、拉杆体的配合靠橡胶的压缩变形来实现。拉杆体设计为铸钢件或铸铁件，也可以根据锻造的方法成形。轴箱拉杆的长度为405mm。图3.19轴箱拉杆1-轴箱拉杆体2-橡胶球关节图3.20橡胶球关节1-橡胶2-外套3-芯轴(3)轴箱拉杆的连接轴箱拉杆的两端分别通过它内部的橡胶球关节与轴箱体和构架上的拉杆座连接在一起，实现轴箱与构架之间力的传递，同时又必须适应轴箱与构架之间的相对运动(如图3.21所示)。 图3.21轴箱拉杆的连接轴箱拉杆与轴箱体，轴箱拉杆与构架上的拉杆座的连接均采用轴箱体上采用梯形槽，拉杆上采用梯形轴，梯形槽和梯形轴密贴配合，再用螺栓将梯形槽和梯形轴连接起来，螺栓采用钢丝紧固(如图3.22所

42、示)。当轴箱体和轴箱拉杆之间力的传递直接通过梯形槽、轴的两个斜面，螺栓并不传递力，螺栓的作用只是提供预紧力，使梯形槽、轴的两个斜面密贴在一起。图3.22轴箱拉杆与轴箱体的连接1-钢丝2-螺栓3-轴箱体4-轴箱拉杆3.4二系悬挂装置二系悬挂装置主要由空气弹簧、上枕梁、牵引装置、抗侧滚扭杆等部件组成。每个转向架两个空气弹簧坐落在侧梁上，空气弹簧上设有上枕梁，上枕梁与构架间牵引装置采用“Z”型双牵引杆；每个转向架有两套抗侧滚扭杆装置、两个二系垂向减振器、两个二系横向减振器和两个抗蛇行减振器，其中二系垂向减振器和二系横向减振器根据车型的不同参数不同，可使车辆获得较高的乘坐舒适性。空气弹簧系统由两个空气

43、弹簧、两个高度阀、压差阀和两个附加空气室通过管路连接而成，是转向架构架与上枕梁之间的悬挂装置，空气弹簧系统能使车辆获得良好的垂向和横向性能，确保车辆保持高度不变；空气弹簧由胶囊与橡胶堆组成，胶囊与橡胶堆串联工作，在正常工况下（充气状态），橡胶堆有助于胶囊适应转向架的转动，如果胶囊失效，橡胶堆将独立工作，此时上盖下表面与橡胶堆顶部的磨耗板接触，悬挂系统仍然能够安全的进行工作，不会影响到车辆的运行速度。二系悬挂装置设置在车体和转向架之间，它主要有以下几方面的作用。一是承担车体上部的重量，并将之合理分配到转向架构架上，以保证各轴重相等。二是缓和车体和转向架之间的冲击，衰减振动和隔离噪音。三是允许车体

44、和转向架有一定的旋转和偏移。二系悬挂装置主要部件，空气弹簧、橡胶垫、弹簧上盖板、二系横向油压减振器、二系垂向油压减振器、抗蛇行减振器等(如图3.23，3.24所示)。上盖板通过上盖心轴与上枕梁的定位圈和附加空气室相通，下板组成与构架上的空气弹簧座相连（如图3.24所示）。抗蛇行减振器为抑制高速车辆的蛇行运动，在车体与转向架之间设有抗蛇行运动回转阻尼装置。抗蛇行减振器每个转向架单侧2个，抗蛇行减振器大端通过抗蛇行减振器支座（上）与上枕梁相连，小端通过抗蛇行减振器支座（下）与构架相连（如图3.23所示）。图3.23空气弹簧与抗蛇形减振器安装图图3.24空气弹簧组成 . 胶囊 . 橡胶堆组成 .上盖

45、组成 .摩擦板组成横向减振器用于控制车体相对与转向架之间的横向运动。二系横向减振器每个转向架2个，二系横向减振器通过支座（上）与上枕梁相连，通过支座（下）与构架相连，（如图3.25所示。） 图3.25二系横向减振器在转向架上位置 垂向减振器于抑制、衰减车体相对与转向架之间的垂向运动，即点头和沉浮运动。二系垂向减振器每个转向架2个，对角安装，垂向减振器大端通过支座（上）与上枕梁相连，小端通过支座（下）与构架相连，（如图3.26所示。） 图3.26二系垂向减振器在转向架上位置3.4.1二系悬挂参数的确定经过动力学计算，二系垂向刚度48E5N/m范围内，即静挠度15075mm，二系垂向刚度对横向和垂

46、向平稳性指标的影响如图3.26所示，刚度越大，横向和垂向平稳胜指标越差。二系横向刚度15 E5 N/m范围内，二系垂向刚度对横向平稳性指标的影响如图3.27所示，刚度越大，横向平稳性指标越差。 图3.26 二系垂向刚度的影响 图3.27二系横向刚度的影响图二系横向阻尼100010000N(0.1m/s)，二系横向阻尼对横向平稳性指标的影响如图3.28所示，合理范围30008000N(0.1m/s)，最优值为5000N(O.lm/s)，即阻尼系数为50kN·s/m。计算二系垂向阻尼100010000N(0.1m/s)，二系垂向阻尼对垂向平稳性指标的影响如图3.29所示，合理范围3000

47、10000N（0.1m/s)，不得低于3000N(O.lm/s)，最优值为5000N(O.lm/s)，即阻尼系数为50kN·s/m。二系纵向阻尼范围100050000N(0.01m/s)，二系纵向阻尼对横向和垂向平稳性指标的影响如图3.30所示，合理范围300010000 N(0.0lm/s)，最优值为5000N 0.0lm/s )，即阻尼系数为500kN·s/m。 图3.28二系横向阻尼的影响 图3.29二系垂向阻尼的影响图3.30二系纵向阻尼的影响根据以上计算，构架每侧设置三组高圆簧，两个垂向减振器，横向减振器和抗蛇行减振器每侧各设一个，呈对称布置。二系垂向刚度取4.46 E5N/m;二系横向刚度应取1.5E5N/m。二系垂向、横向减振器阻尼系数为50kN s/m;抗蛇行阻尼对机车的非线性临界速度影响较大，为了达到400 km/h临界速度，综合考虑，取800KN·s/m。3.4.2悬挂元件结构的确定（1）二系弹簧和减振垫二系弹簧(如图3.31所示)的技术参数为:有效圈7.0总圈数8.5.簧条直径46mm,弹簧中径242mm、自由高613.1mm、静挠度133.5mm、工作载荷59128.6N、横向刚度0.1553kN/mm、垂向刚度0.446kN/mm,