城市轨道交通车辆-转向架

转向架（6）

传动系统

传动系统组成联轴器齿轮箱牵引连接装置联轴节联轴节：由两个单元组成，分别为电机端单元和齿轮箱单元，每个单元均是由相互啮合的齿轮外圈和内圈组成，内部采用润滑脂进行润滑。由于车辆运行中轮对的振动、一系悬挂的弹性变形和蠕变，使齿轮箱小齿轮中心、联轴节中心、电机转轴中心不能总处于一条直线，三者总会发生一定程度的相对运动，联轴节除了能传递转矩外，还具有位移和角度补偿功能，在联轴节两端产生便宜时仍能正常转动。齿轮箱齿轮箱：起加减速、传递并增大扭矩的作用，它一段悬挂在构架上，一端安装在相应的车轴上。牵引连接装置

牵引连接装置由中心销、牵引杆等部件组成，车体和转向架通过牵引连接装置连接为可以相互运动的整体，为了减轻车辆运行中的振动和冲击，使力传递平稳，各部件的连接处安装有橡胶关节套、复合弹簧等金属橡胶元件。转向架（7）径向转向架5、径向转向架

直线电机车辆由直线电机产生推力，无需通过齿轮装置传递，故转向架构架和轮对之间便无任何约束存在，轮对相对于转向架构架旋转的自由度增加了，便于轮对在通过曲线时保持径向的位置，这样一来，车轮便可无滑动地通过曲线，我们称具有这种特征的转向架为径向转向架。径向转向架：原理是过曲线时各转向架的车轴与曲线的半径重合。刚性转向架径向转向架径向转向架径向转向架优点：减小通过曲线时的摩擦及噪声在保持相同的轮轨作用力和安全性的前提下，曲线通过速度可提高25%5、径向转向架径向转向架分类：（1）自导型径向转向架原理：靠轮轨间的蠕滑力导向而不是附加设备的外力（2）迫导型径向转向架原理：利用外力使轮对趋于径向的转向架径向转向架分类自导型径向转向架迫导型径向转向架1、转向架概述转向架（4）

轮对和轴箱装置（2）轮对

轮对是由一根车轴和两个相同的车轮组成，在轮轴结合部采用过盈配合，采用冷压或者热套的方法，使两者牢固地结合在一起，为保证安全，绝不允许有任何松脱现象发生。（2）轮对轮对主要功能：是车辆与轨道的接触部分，引导车辆安全地沿轨道运行承载车辆重量将牵引力和制动力传递到轨道（用于传送牵引力的齿轮箱安装于动车转向架轮对）。轮对类型轮对的要求质量足够小且具有弹性运行阻力小，耐磨性好应能适应车轮直线运行，又可顺利通过曲线具备必要的抵抗脱轨的安全性（2）轮对1、车轴

铁路车辆用的车轴采用优质碳素钢加热锻压成型，经过热处理和机械加工制成。绝大多数是圆截面实心轴。车轴各部位受力状态不同及装配的需要，其直径也不大一样，各部位名称和作用如下：（1）轴颈：用以安装滚动轴承，即轴箱安装位置。

（2）轮座：是车轴与车轮配合的部位。（3）齿轮座、齿轮箱轴承：动车车轴的一端有传动齿轮安装座和齿轮箱轴承安装座。

车轴为转向架的簧下部分，降低簧下部分的质量对改善车辆运行品质和减少轮轨动力作用有很大影响，轻轨车和高速列车为降低簧下质量常采用空心车轴结构。（2）轮对2、车轮

按结构分：整体车轮、带箍车轮；

整体车轮按材质分：辗钢轮、铸钢轮。

我国目前地铁车辆上大部采用整体辗钢车轮。同时，为降低噪声，减小簧下质量，车轮还有橡胶弹性车轮、消音车轮等。车轮类型

车轮与钢轨的接触面为踏面。踏面一侧突出的圆弧部分称为轮缘。轮缘是保持车辆沿钢轨运行，防止脱轨的重要部分。轮辋是踏面下，车轮最外的一圈。轮毂是轮与轴相互配合的部分。辐板是联接轮辋和轮毂的部分。（2）轮对3、车轮踏面斜度车轮踏面需要做成一定的斜度，踏面呈锥形。车轮踏面斜度的作用是：（1）便于通过曲线。（2）可自动调中。（3）由于踏面与钢轨接触面可以不断变化，使踏面磨耗沿宽度方向比较均匀。由于踏面斜度的存在，也是轮对以至整个车辆发生自激蛇行运动的原因。蛇行运动是引起车辆振动，降低车辆运行品质的主要原因之一。抗蛇形减振器

目前地铁车辆上一般采用的踏面形式为磨耗形踏面，磨耗形踏面是在锥型踏面的基础上，一开始就把车轮踏面做成类似磨耗后的稳定形状。磨耗型踏面优点如下：

（1）可增大轮轨接触面积，减少轮轨接触应力，明显减少轮与轨的磨耗；

（2）发生磨耗后外形变化小，减少车轮修复成原形时镟切掉的材料，延长车轮使用寿命；

（3）磨耗形踏面能保证车辆直线运行的横向稳定，有利于曲线通过。由于车轮踏面有斜度，踏面各处直径不相同，规定离车轮内侧70mm处所测得的圆的直径是车轮踏面直径，该圆称为车轮滚动圆，滚动圆直径就是车轮直径。车轮直径（2）轮对4.轮对内侧距与线路尺寸的关系

我国标准轨距为1435mm，轮对内侧距为1353mm,轮对内侧距与线路影响如下：（1）保证轮缘与钢轨一定的间隙；（2）安全通过曲线；（3）安全通过道岔处的辙叉。

（3）轴箱装置转向架轮对轨道轴箱装置需承受和传递轮对与转向架之间、轮对与轨道之间的各种载荷，力的传递由轴承承受。（3）轴箱装置在机车和车辆上，套在轴颈上联结轮对和转向架构架的部件，由轴箱和轮对轴承组成。轴箱装置示意图轴箱由轴箱体、防尘挡板、轴箱盖以及轴端附属装置等部件组成。（3）轴箱装置滑动轴承轴箱装置：承载重，但运行阻力较大，使用和保养不慎时易发生事故；滚动轴承轴箱装置：具有运行阻力小，适用速度高，维修工作量小等优点，地铁车辆和干线客车一般均采用滚动轴承装置（TBU）。1、轴箱装置的作用（1）连接轮对与转向架构架（2）支撑车体重量，传递牵引力和制动力（3）保证良好的润滑性能，减少磨耗，降低运行阻力（4）良好的密封性（3）轴箱装置2、滚动轴承轴箱装置按滚子形状可分为圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承轴承结构示意图1-车轴2-防尘挡圈3-密封4-轴箱后盖5-圆锥滚子6-轴承外圈7-轴箱体

8-轴承内圈9-内圈压板10-螺栓11-速度传感器12-轴箱盖13-圆柱滚子圆柱滚子轴承圆锥滚子轴承(TBU)转向架（5）

悬挂系统悬挂系统车体不是刚性的坐落在转向架上，而是通过弹簧装置悬挂起来，并通过减振装置衰减车体振动，整个车辆就是一个多刚体，多自由度的振动系统，也被称为车辆悬挂系统。主要功能：缓和和衰减车辆的振动和冲击；提高车辆运行平稳性和乘客乘坐舒适性。

（4）悬挂系统转向架的缓和冲击、减振功能是通过弹簧减振装置来实现的。弹簧减振装置主要分四类：（1）主要起均布载荷、缓和冲击作用的弹簧装置，如一、二系弹簧；（2）起弹性限位和缓冲作用，如横向止挡、抗侧滚扭力杆等；（3）主要起弹性约束作用的定位装置，如牵引拉杆橡胶关节等；（4）主要起衰减振动的减振装置，如横向、垂向减振器等。（4）悬挂系统城轨车辆悬挂系统主要由一系弹簧和二系弹簧组成，一系弹簧位于轮对与构架之间，二系弹簧在车体和构架之间。一系悬挂

轮对与构架的之间的弹性悬挂装置，来自轨道的各种冲击和振动首先通过一系悬挂缓冲后传给构架和车体。一系弹簧主要功能：支撑轮对以上车辆质量，传递牵引力和制动力，缓和来自轨道的冲击和振动；给轴箱提供定位，约束轮对与构架之间相对运动（纵向和横向）；保证动车转向架轮对与构架定位，使“电动机-联轴器-齿轮箱-轮对”的动力传递关系在各部件允许偏移范围内正常牵引、传动。一系弹簧一系垂向减振器橡胶转臂关节螺旋钢弹簧人字金属橡胶弹簧锥形金属橡胶弹簧（4）悬挂系统二系悬挂构架与车体之间的弹性悬挂装置，二系悬挂直接支撑车体，或者通过摇枕支撑车体，为了提高乘坐舒适性，应采用大柔度弹簧。系统组成：空气弹簧、紧急弹簧、高度阀。二系悬挂支撑方式通过摇枕支撑车体直接支撑车体空气弹簧空气弹簧空气弹簧气囊紧急弹簧空气弹簧主要作用：支撑车体重量；减小振动、避免共振，提高车辆的运行平稳性；通过高度阀调节确保车辆高度。

空气弹簧的充排气由高度阀根据车体地板面高度来控制，高度阀出来的空气一般先进入一个连接空气弹簧的附加风缸，附加风缸能有效增加空气弹簧柔度和挠度。紧急弹簧紧急弹簧主要作用：增加列车乘坐舒适度；空气弹簧无气时支撑列车继续运营。

空气弹簧底部是紧急弹簧，紧急弹簧一方面能有效增加空气弹簧的柔度和挠度，增加列车乘坐舒适性。另一方面，紧急弹簧在空气弹簧爆裂时也能支撑列车继续运行，直至列车退出运营。高度阀杆高度阀杆高度阀主要作用：高度阀安装在构架与车体或摇枕（有摇枕的转向架）之间，可根据载客量自动控制的空气弹簧的充排气，以保证车体与转向架构架之间的相对高度保持相对稳定。当车辆在标准轨道上静止时，高度阀系统将地板与转向架构架间的相对高度保持在±10mm内。（4）悬挂系统抗侧滚扭杆每台转向架与车体之间都安装有一个抗侧滚扭杆系统，控制车体的侧滚运动，抗侧滚扭杆的垂向连接杆两端装有橡胶衬套，以使轨道传向车体的噪声及振动最小化。抗侧滚扭杆主要作用：缓冲并减少车体的侧滚。（4）悬挂系统减振器减振器能通过把振动机械能转化为热能散发掉来减少振动。

二系垂向及横向减振器二系垂向减震器二系横向减震器二系垂向减振器（4）悬挂系统横向止挡

限制车体与转向架之间的横向运动；缓冲车体与转向架之间的横向运动。横向止挡橡胶件（4）悬挂系统橡胶关节

转向架在振动或冲击较大的部位采用了橡胶关节，关节内的衬套式橡胶弹簧起到缓冲和减振作用，即可以保证良好的定位，又可减少冲击。橡胶关节悬挂系统选用垂直运动：一系悬挂、二系空气弹簧、紧急弹簧、垂向减震器横向运动：一系悬挂、二系空气弹簧、紧急弹簧、横向减震器、横向止档侧滚运动：抗侧滚扭力杆、二系空气弹簧径向转向架分类自导型径向转向架迫导型径向转向架1、转向架概述转向架（2）主要功能及结构转向架发展三轴车辆1、转向架概述转向架是为了解决车辆载重和增强车辆通过曲线的灵活性这一相对矛盾问题。2、主要功能及结构（1）支撑车体、传递载荷

转向架可以承受车辆自重和载重，使轴重均匀分配，传给钢轨，并传递从车体至轮对之间或轮轨至车体之间的各种载荷及作用力。2、主要功能及结构（2）使车辆顺利通过曲线

转向架可以相对于车体回转，能灵活的沿着直线线路运行或顺利地通过曲线，减少运行阻力与噪声，提高运行速度，保证车辆安全运行。2、主要功能及结构（3）传递牵引力和制动力

转向架充分利用轮轨之间的粘着，根据工况通过轴承装置使车轮沿钢轨的滚动和车体沿线路运行的平动相互转化，传递牵引力（动车）和制动力。

牵引力是由车辆的牵引电机产生的转矩经传动系统传至驱动轮上产生的，传递到车轮上的转矩M，产生一沿地面切向的对地面的圆周力F0，地面对车轮的反作用力F（方向与F0相反），就是驱动车辆的外力，也就是由牵引电机引起的牵引力，牵引力F的性质属于静摩擦力。

粘着系数是车轮不打滑，不空转时，最大轮周力与轮轨接触点垂向力的比值，粘着系数直接影响车辆最大牵引力和最大制动力。

车轮踏面和钢轨间的最大摩擦力称为粘着力。任何情况下，车轮的牵引力或制动力至多只能等于而不能大于粘着力，否则动轮就会在钢轨上空转（打滑），使牵引力（制动力）急剧下降甚至消失。粘着系数μ、轮轨垂向力Pμ和粘着牵引力Fμ的关系如下： Fμ＝Pμ•μ

一般城轨列车牵引粘着系数为0.165，制动力计算所用粘着系数为1.4～1.5。车轮运动过程中，轮轨接触点处的摩擦并不完全是静摩擦，而是静摩擦与滑动摩擦的混合。微观上看，轮轨接触点是一个接触面，牵引时，接触面的前部分主要是静摩擦，后部分主要是滑动摩擦。2、主要功能及结构（4）缓和振动和冲击，提高乘坐舒适性

转向架的结构要便于弹簧减振装置的安装，使之具有良好的减振特性，以缓和车辆和线路之间的相互作用，减少振动和冲击，减少动应力，提高车辆运行平稳性和安全性。转向架发展三轴车辆1、转向架概述转向架是为了解决车辆载重和增强车辆通过曲线的灵活性这一相对矛盾问题。2、主要功能及结构（1）支撑车体、传递载荷

转向架可以承受车辆自重和载重，使轴重均匀分配，传给钢轨，并传递从车体至轮对之间或轮轨至车体之间的各种载荷及作用力。2、主要功能及结构（2）使车辆顺利通过曲线

转向架可以相对于车体回转，能灵活的沿着直线线路运行或顺利地通过曲线，减少运行阻力与噪声，提高运行速度，保证车辆安全运行。2、主要功能及结构（3）传递牵引力和制动力

转向架充分利用轮轨之间的粘着，根据工况通过轴承装置使车轮沿钢轨的滚动和车体沿线路运行的平动相互转化，传递牵引力（动车）和制动力。2、主要功能及结构（4）缓和振动和冲击，提高乘坐舒适性

转向架的结构要便于弹簧减振装置的安装，使之具有良好的减振特性，以缓和车辆和线路之间的相互作用，减少振动和冲击，减少动应力，提高车辆运行平稳性和安全性。3、转向架的组成转向架构架弹性减振装置牵引驱动装置轮对轴箱基础制动装置抗侧滚装置轮缘润滑装置辅助装置车体自由度车辆振动系统是一个多自由度的系统，车辆振动形式主要有：沉浮运动（垂向振动），横摆运动（横向振动），伸缩运动（沿列车方向），摇头运动，点头运动，侧滚运动等。xyz转向架的组成（1）构架构架一般为“H”型结构，是转向架的主要承载部件。构架主要功能：安装转向架部件及相关系统的安装座悬挂齿轮箱悬挂电机安装基础制动单元传递牵引力、制动力和承担车体重量。（2）轮对

轮对是由一根车轴和两个相同的车轮组成，在轮轴结合部采用过盈配合，采用冷压或者热套的方法，使两者牢固地结合在一起，为保证安全，绝不允许有任何松脱现象发生。（2）轮对轮对主要功能：是车辆与轨道的接触部分，引导车辆安全地沿轨道运行承载车辆重量将牵引力和制动力传递到轨道（用于传送牵引力的齿轮箱安装于动车转向架轮对）。轮对类型轮对的要求质量足够小且具有弹性运行阻力小，耐磨性好应能适应车轮直线运行，又可顺利通过曲线具备必要的抵抗脱轨的安全性（2）轮对1、车轴

铁路车辆用的车轴采用优质碳素钢加热锻压成型，经过热处理和机械加工制成。绝大多数是圆截面实心轴。车轴各部位受力状态不同及装配的需要，其直径也不大一样，各部位名称和作用如下：（1）轴颈：用以安装滚动轴承，即轴箱安装位置。

（2）轮座：是车轴与车轮配合的部位。（3）齿轮座、齿轮箱轴承：动车车轴的一端有传动齿轮安装座和齿轮箱轴承安装座。

车轴为转向架的簧下部分，降低簧下部分的质量对改善车辆运行品质和减少轮轨动力作用有很大影响，轻轨车和高速列车为降低簧下质量常采用空心车轴结构。（2）轮对2、车轮

按结构分：整体车轮、带箍车轮；

整体车轮按材质分：辗钢轮、铸钢轮。

我国目前地铁车辆上大部采用整体辗钢车轮。同时，为降低噪声，减小簧下质量，车轮还有橡胶弹性车轮、消音车轮等。车轮类型

车轮与钢轨的接触面为踏面。踏面一侧突出的圆弧部分称为轮缘。轮缘是保持车辆沿钢轨运行，防止脱轨的重要部分。轮辋是踏面下，车轮最外的一圈。轮毂是轮与轴相互配合的部分。辐板是联接轮辋和轮毂的部分。（2）轮对3、车轮踏面斜度车轮踏面需要做成一定的斜度，踏面呈锥形。车轮踏面斜度的作用是：（1）便于通过曲线。（2）可自动调中。（3）由于踏面与钢轨接触面可以不断变化，使踏面磨耗沿宽度方向比较均匀。由于踏面斜度的存在，也是轮对以至整个车辆发生自激蛇行运动的原因。蛇行运动是引起车辆振动，降低车辆运行品质的主要原因之一。抗蛇形减振器

目前地铁车辆上一般采用的踏面形式为磨耗形踏面，磨耗形踏面是在锥型踏面的基础上，一开始就把车轮踏面做成类似磨耗后的稳定形状。磨耗型踏面优点如下：

（1）可增大轮轨接触面积，减少轮轨接触应力，明显减少轮与轨的磨耗；

（2）发生磨耗后外形变化小，减少车轮修复成原形时镟切掉的材料，延长车轮使用寿命；

（3）磨耗形踏面能保证车辆直线运行的横向稳定，有利于曲线通过。由于车轮踏面有斜度，踏面各处直径不相同，规定离车轮内侧70mm处所测得的圆的直径是车轮踏面直径，该圆称为车轮滚动圆，滚动圆直径就是车轮直径。车轮直径（2）轮对4.轮对内侧距与线路尺寸的关系

我国标准轨距为1435mm，轮对内侧距为1353mm,轮对内侧距与线路影响如下：（1）保证轮缘与钢轨一定的间隙；（2）安全通过曲线；（3）安全通过道岔处的辙叉。

条件1：轮对内侧距+轮缘厚度≤1391条件2：轮对内侧距≥1348结论：1348≤轮对内侧距≤1391-轮缘厚度（3）轴箱装置转向架轮对轨道（3）轴箱装置在机车和车辆上，套在轴颈上联结轮对和转向架构架的部件，由轴箱和轮对轴承组成。轴箱装置示意图（3）轴箱装置滑动轴承轴箱装置：承载重，但运行阻力较大，使用和保养不慎时易发生事故；滚动轴承轴箱装置：具有运行阻力小，适用速度高，维修工作量小等优点，地铁车辆和干线客车一般均采用滚动轴承装置（TBU）。1、轴箱装置的作用（1）连接轮对与转向架构架（2）支撑车体重量，传递牵引力和制动力（3）保证良好的润滑性能，减少磨耗，降低运行阻力（4）良好的密封性（3）轴箱装置2、滚动轴承轴箱装置轴承结构示意图1-车轴2-防尘挡圈3-密封4-轴箱后盖5-圆锥滚子6-轴承外圈7-轴箱体

8-轴承内圈9-内圈压板10-螺栓11-速度传感器12-轴箱盖13-圆柱滚子圆柱滚子轴承圆锥滚子轴承(TBU)（3）轴箱装置圆柱滚子轴承和圆锥滚子轴承都能承受径向力，又能承受轴向力。圆柱滚子轴承靠滚子端面和挡边承受轴向力。圆锥滚子轴承靠滚道承受轴向力。轴箱装置示意图

轴承由外圈、内圈、滚子、保持架组成，下图为双列圆锥滚动轴承轴箱装置。（3）轴箱装置3、轴承游隙又称为轴承间隙，即指轴承在未安装于轴或轴承箱时，将其内圈或外圈的一方固定，然后使轴承游隙未被固定的一方做径向或轴向移动时的移动量。作用：轴承中存在游隙是为了保证轴承得以灵活无阻滞地运转，但是同时也要求能保证轴承运转平稳。

（3）轴箱装置（1）轴承径向游隙游隙过小，会使轴承工作温度升高，不利于润滑，影响力的正常传递，甚至会使滚子卡死；游隙过大，使轴承压力面积减少，压强增大，使轴承寿命减少，振动与噪声增大。（2）轴承轴向游隙避免滚子端部与内外圈挡边经常接触，所以轴向游隙也不宜过小，一般成对圆柱轴承轴向游隙为0.8～1.4mm。TBU轴承由于滚道承受轴向载荷，轴向间隙可以更小。

轴箱力的传递轴箱装置横向力传递顺序：右端：车轴-防尘挡圈-轴承内圈-滚子-轴承外圈-轴箱体-转向架-车体左端：车轴-螺栓-内圈压板-轴承内圈-滚子-轴承外圈-轴箱后盖-螺栓-轴箱体-转向架-车体（4）悬挂系统车体不是刚性的坐落在转向架上，而是通过弹簧装置悬挂起来，并通过减振装置衰减车体振动，整个车辆就是一个多刚体，多自由度的振动系统，也被称为车辆悬挂系统。主要功能：缓和和衰减车辆的振动和冲击；提高车辆运行平稳性和乘客乘坐舒适性。

（4）悬挂系统转向架的缓和冲击、减振功能是通过弹簧减振装置来实现的。弹簧减振装置主要分四类：（1）主要起均布载荷、缓和冲击作用的弹簧装置，如一、二系弹簧；（2）起弹性限位和缓冲作用，如横向止挡、抗侧滚扭力杆等；（3）主要起弹性约束作用的定位装置，如牵引拉杆橡胶关节等；（4）主要起衰减振动的减振装置，如横向、垂向减振器等。（4）悬挂系统城轨车辆悬挂系统主要由一系弹簧和二系弹簧组成，一系弹簧位于轮对与构架之间，二系弹簧在车体和构架之间。一系悬挂

轮对与构架的之间的弹性悬挂装置，来自轨道的各种冲击和振动首先通过一系悬挂缓冲后传给构架和车体。一系弹簧主要功能：支撑轮对以上车辆质量，传递牵引力和制动力，缓和来自轨道的冲击和振动；给轴箱提供定位，约束轮对与构架之间相对运动（纵向和横向）；保证动车转向架轮对与构架定位，使“电动机-联轴器-齿轮箱-轮对”的动力传递关系在各部件允许偏移范围内正常牵引、传动。一系弹簧一系垂向减振器橡胶转臂关节螺旋钢弹簧人字金属橡胶弹簧锥形金属橡胶弹簧（4）悬挂系统二系悬挂构架与车体之间的弹性悬挂装置，二系悬挂直接支撑车体，或者通过摇枕支撑车体，为了提高乘坐舒适性，应采用大柔度弹簧。系统组成：空气弹簧、紧急弹簧、高度阀。二系悬挂支撑方式通过摇枕支撑车体直接支撑车体空气弹簧空气弹簧空气弹簧气囊紧急弹簧空气弹簧主要作用：支撑车体重量；减小振动、避免共振，提高车辆的运行平稳性；通过高度阀调节确保车辆高度。

紧急弹簧紧急弹簧主要作用：增加列车乘坐舒适度；空气弹簧无气时支撑列车继续运营。

高度阀杆高度阀杆高度阀主要作用：根据载客量调节车体高度。（4）悬挂系统抗侧滚扭杆每台转向架与车体之间都安装有一个抗侧滚扭杆系统，控制车体的侧滚运动，抗侧滚扭杆的垂向连接杆两端装有橡胶衬套，以使轨道传向车体的噪声及振动最小化。抗侧滚扭杆主要作用：缓冲并减少车体的侧滚。（4）悬挂系统减振器减振器能通过把振动机械能转化为热能散发掉来减少振动。

二系垂向及横向减振器二系垂向减震器二系横向减震器二系垂向减振器（4）悬挂系统横向止挡

限制车体与转向架之间的横向运动；缓冲车体与转向架之间的横向运动。横向止挡橡胶件（4）悬挂系统橡胶