模块2 车体《城市轨道交通车辆机械》教学课件

《城市轨道交通车辆机械》✩精品课件合集第X章XXXX模块2车体1.车体的作用与组成车体是容纳乘客（司机驾驶）的部分，又是安装和连接其他设备及组件的基础。第二章车体§2-1概述一、车体的作用与分类2.车体的分类1)按照车体所使用的材料可分为碳素钢车体、铝合金车体和不锈钢车体三种。2)按车体尺寸可分为A型车、B型车和C型车。3）按结构形式分，有板梁结构、开口型材及中空铝型材三种。4）按结合方式分，有焊接、铆接、螺栓连接以及混合连接等。5)按照车体结构工艺不同可分为一体化结构车体和模块化结构车体。6)按承载方式可以分为:底架承载、侧墙承载和整体承载。一、车体的作用与分类③整体承载结构：车体的底架、侧墙、端墙、车顶连接成一个整体，成为开口或闭口箱形结构，此时车体各部份结构均参与承受载荷。其承载能力最强。①底架承载结构：全部载荷由底架来承担的车体结构，也称自由承载结构。②侧墙和底架共同承载结构：由侧、端墙与底架共同承担载荷的车体结构，也称侧墙承载结构。其侧、端墙与底架等通过固接形成一个整体，具有较高的强度、刚度。图2—1底架承载结构图2—2侧壁承载结构图2—3整体承载结构后（一）车体的基本特征1.城轨车辆为电动车组，有单节、双节和三节式，有头车和中间车，以及动车与拖车之分，车体结构也有其多样性。2.由于城轨车辆是服务于城市内的公共交通，乘客数量多，旅行时间短，上下车频繁，因此车内设置的座位数量较少、车门数量多且开度大，服务于乘客的车内设备简单。3.对重量限制较为严格，要求重量轻、轴重小，以降低线路的工程投资。二、车体的基本特征、结构与参数第二章车体§2-1概述4.为减轻列车自重，车辆必须轻量化，对于车体承载结构一般采用大型中空截面挤压铝型材、高强度复合材料或不锈钢等，采用整体承载筒形车体结构，车辆的其他辅助设施也尽量采用轻型材料和轻量化结构。5.对于车辆的防火要求严格，特别是地铁车辆。通常车体的结构采用防火设计，材料需经过阻燃处理。6.对车辆的隔音和降噪有严格要求，以最大限度降低噪声对乘客和线路沿线居民的影响。7.车辆外观造型和色彩必须考虑城市文化，应与城市景观相协调。二、车体的基本特征、结构与参数车体由底架、端墙、侧墙、车顶、车窗、车门、贯通道和车内设施等组成。底架是车体结构和设施的安装基础，承受主要的动、静载荷，因此底架必须要有足够的强度和刚度。地铁车辆底架采用无中梁结构，由边梁、横梁、地板、枕梁、牵引梁和缓冲梁等组成。侧墙由杆件、墙板和门窗组成。侧墙与底架、车顶连接在一起，共同承受和传递来自车体的载荷。端墙结构与侧墙基本相同，除端梁外，还设有角柱、端立柱、上端梁和墙板等。车顶结构包括车顶弯梁、车顶端弯梁及车顶板等。二、车体的基本特征、结构与参数(二）车体的基本结构二、车体的基本特征、结构与参数(三）车体的基本参数1.深圳一号线车辆车体长度：A车长度:23612mmB、C车长度：21860mm车体宽度：鼓形处车体宽度：3090mm地板处车体宽度：3000mm车体高度：A车高度:3486mmB、C车高度：3364.5mm车体饶度要求：AW3状况下：在车体底架边缘测量的下挠度不超过-20mm；AW2状况下：在车体底架边缘测量的下挠度不超过-17mm；AW0状况下：在车体底架边缘测量的下挠度不超过-10mm。车体的强度要求：车体在承载各种最大垂直载荷的同时，沿车体纵向水平方向施加不小于1200kN的静载荷，不小于960kN拉伸载荷，车体不产生变形。设计寿命：在正常运用条件下，运用期限至少30年，对车体结构件无需加固。车体基本长度：头车19380mm；中间车19000mm车体基本宽度：2800mm车辆高度：除受电弓外3800mm，包括受电弓落下时≤3820mm；车钩连接面之间长度：头车19970mm；中间车19520mm车内净高：2100mm地板面距轨顶面高度：1100mm车辆定距：12600mm固定轴距：2200mm车轮直径：新轮840mm；半磨耗轮：805mm；最大磨耗轮：770mm轮对内侧距：1353＋3/0mm；车钩高度：660mm+10mm车辆侧门：每侧4对，有效开度1300mm，高度1850mm。(三）车体的基本参数2.成都一号线车辆二、车体的基本特征、结构与参数(三）车体的基本参数3.宁波一号线车辆Tc车车体长度：19650mm；Mp/M车车体长度：19000mm；车体宽度门槛区域的车辆宽度2800mm车辆最大宽度2892mm车体压缩强度：1000KN；车体拉伸强度：800KN；寿命：30年；材料：大型中空挤压铝合金型材、铝合金板材；车体：采用铝合金全焊接鼓型结构车体。二、车体的基本特征、结构与参数车体长度Tc19860mm/Mp、M19000mm列车长度119080mm（车钩连接面）列车两端端墙间长度700mm车体最大宽度2800mm车辆高度（轨面至车顶空调机组上面、新轮）3800mm客室内净高度2120mm轨面到地板面高度1100mm客室车门开宽度1300mm客室车门通过高度1850mm车钩中心线距轨面高度720mm转向架中心距12600mm车辆固定轴距2200mm(三）车体的基本参数4.哈尔滨一号线车辆二、车体的基本特征、结构与参数第二章车体§2-3不锈钢车体

一、不锈钢材料简介

不锈钢的成分：（奥氏体组织的不锈钢）钢中含Cr约18%、Ni8%。

城轨车辆用不锈钢的含碳量≤0.08%。目的是防止晶间腐蚀裂纹。

城轨车辆车体结构使用的不锈钢,抗拉强度为LT、DLT、ST、MT、HT5个等级,按照所需强度分别使用。SUS301L—LT

不进行冷压加工，强度最低。SUS301L—DLT（1/4H)压延度低，用于外墙版。SUS301L—ST（1/2H)强度较高，用于车顶弯梁、侧立柱、侧墙横梁，侧墙内板，波纹顶板。SUS301L—MT（3/4H)强度很高。窗上、窗下横梁，端墙门柱，车顶弯梁SUS301L—HT（H)全硬化，强度最高，用于车底边梁、主横梁、侧立柱。第二章车体§2-3不锈钢车体

一、不锈钢材料简介美国Budd公司,它于年1932年,研制出世界上第1台不锈钢铁路客车。日本东急车辆公司，1958年生产出日本第一辆半不锈钢车体（5200）。1962年生产出第一辆全不锈钢车体（7000）。1978年生产出轻量化不锈钢车体（8400）。1984～1990年日本进入不锈钢车辆时代。产量5900辆（约占总产量的50﹪）我国第1次生产不锈钢车是1987年,长春轨道客车股份有限公司生产了2辆Rw22半不锈钢车辆（武昌车辆段）。1996长客与韩国韩进重工业车辆制作所合作生产了30辆时速200km/h的全不锈钢车（广深线）。2003年2月,长客生产了4辆地铁不锈钢车辆,（北京13号线）。2005年青岛四方厂生产了24辆地铁车辆，（北京八通线）。第二章车体§2-3不锈钢车体

二、不锈钢车体发展概况dk32型北京不锈钢城轨地铁车辆天津滨海不锈钢城轨车成都地铁一号线车辆成都地铁一号线车辆成都地铁二号线车辆不锈钢的导热率极小,导热系数是碳钢的1/3，而热膨胀系数却是碳钢的1.5倍第二章车体§2-3不锈钢车体

三、不锈钢的点焊

车体采用整体内层筋板结构，由底架、侧墙、端墙、车顶和司机室（仅TC车）五大部件组成。1、底架2、车顶3、侧墙4、端墙5、司机室成都不锈钢车体简介TC车车体MP车车体

底架采用无中梁结构，由牵引梁、枕梁、边梁、横梁、波纹地板等组成。牵引梁和缓冲梁部分采用高耐候结构钢，使车体结构具有足够的强度以承受车辆运用过程中的各种载荷。在车体底架边梁的下平面上焊接设置架车和吊车用支撑点，满足车辆拆卸、组装、检修、吊运和救援、复轨等作业的要求。

车顶采用波纹顶板无纵向梁结构，主要由弯梁、波纹顶板、侧顶板、侧边梁、平顶板、平顶水管等组成，空调安装位置设有空调平顶，受电弓安装位置设受电弓平顶，平顶由异型冷拔钢管和端顶横梁组成骨架共同承受载荷。1、侧边梁2、平顶水管3、侧顶板4、波纹顶板5、平顶板6、弯梁

侧墙形状为两条直线加一段过渡圆弧形式，结构采用内层筋板结构，结构简单，强度、刚度高，重量轻，外表美观。侧墙主要有侧墙板、门立柱、端立柱、窗立柱、窗口横梁、上边梁等组成。门立柱上部与上边梁连接在一起，下部与底架边梁连接在一起，并增加门角以增加强度。窗立柱与窗口横梁焊成窗口骨架，再通过点焊与侧墙板、内层筋板连接在一起。

端墙把底架、车顶、侧墙结合成一体，共同承受车体所受的各种载荷，主要由端门立柱、端角柱、端墙板等组成。端墙板通过点焊与端门立柱、端角柱等焊接成一体，参与承载载荷。1-2、端门立柱3、门槛4—5、端角柱6—10、端墙板一、铝合金材料的特性1.质轻且柔软。铝的密度为2.71g/cm3

，约为钢密度（7.87g/cm3）的1/3，杨氏摸量也约为钢的1/3。2.强度好。纯铝的抗拉强度约为80MN/m2

，是低碳钢的1/5。但经过热处理强化及合金强化，其强度会大幅增加。如铝合金车体常用的材质6005A—T6，其最低抗拉强度为360MN/m2

与低碳钢的强度相当。3.耐腐蚀性能好。铝合金的特性之一是接触空气时表面会形成一层致密的氧化膜，这层膜能防止腐蚀，若再实施“氧化铝膜处理法”，就可以全面防止腐蚀。4.加工性能好。车辆用型材挤压性能好，二次机加工、弯曲加工也较容易。5.易于再生。铝的熔点低（660℃），再生简单。在废弃处理时也无公害，有利于环保，符合可持续发展战略。§2-4铝合金车体二、铝合金材料车体的特点世界上最早的铝合金车是1952年英国研制的伦敦地铁电动车组。铝合金车体的发展经历了板梁期、开口型材期和大型中空挤压型材期三个发展阶段。其特点如下：1.能大幅度降低车辆自重，在车辆长度相同的条件下，与碳钢车体相比，自重大约降低30％—35％，强度重量比约为碳钢车体的2倍。碳钢车体、不锈钢车体、铝合金车体的重量比约为5:4:3。2.具有较小的密度及杨氏模量，所以铝合金对冲击载荷有较高能量吸收能力，可以降低振动，减少噪音。3.可运用大型中空挤压型材进行气密性设计，提高车辆密封性能，从而提高乘坐的舒适性4.采用大型中空挤压型材制造的板块式结构，可以减少连接件的数量和重量。5.减少维修费用，延长使用寿命。三、铝合金的焊接（搅拌摩擦焊）搅拌摩擦焊的定义：搅拌摩擦焊是搅拌头高速旋转并与被焊工件摩擦，产生热量形成热塑性层，搅拌头与工件相对运动，在搅拌头前面不断形成的热塑性金属转移到搅拌头后面，填满后面的空腔，从而形成连接的方法。搅拌摩擦焊的特点：搅拌摩擦焊除了可以焊接普通熔焊方法难以焊接的材料外，还有以下优点1）焊接温度低，即使在长焊缝情况下也是如此。2）固相连接，不产生类似熔焊接头的铸造组织缺陷。接头各种力学性能，比如疲劳、弯曲、拉伸等指标好。3）焊前、焊后辅助修补工时较少，生产成本大幅度降低。焊接过程中的搅拌和摩擦可有效去除工件表面氧化膜及附着杂质，减少了清理步骤。4）焊接过程不需要添加保护气体和焊料。5）能够进行全位置焊接，适应性好，效率高，操作简单，易于实现自动化。6）无烟尘、辐射、飞溅、噪声及弧光等有害物质产生，是一种环保型链接方法四、铝合金车体的结构（哈尔滨车）1.车顶结构车顶主体结构由7块（4种）型材阻焊而成，所有车顶具有统一的断面结构，不设空调机组平台和受电弓平台，通过在车顶上焊接安装座来安装空调机组和受电弓；为了确保密封，车顶外侧所有焊缝均采用满焊结构车顶组成三维模型CRH2动车组车顶中空铝型材车顶边梁型材组焊采用搭接结构，以便于组成时调整车顶的整体尺寸，其余型材为插接口结构。车顶边梁型材设置凸起雨檐，设门机构安装滑槽，在空调机组和受电弓安装座处型材壁厚加厚2.侧墙铝结构侧墙主要结构由4种不同型材组焊而成；侧墙型材焊接采用插接接口；CRH3动车组车体中空结构每个侧墙设4个门口，开口宽度1320mm，门口两侧为立柱，立柱由型材加工而成；在中间单扇侧墙上有窗口开口，开口宽度1520mm，高度950mm。2.侧墙铝结构端墙采用板梁结构，由5mm