第八章車輛結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)與分析ppt課件

1、北京交通大學(xué)海濱學(xué)院第八章 車輛結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)與分析北京交通大學(xué)海濱學(xué)院概概 述述o 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 是車輛實(shí)現(xiàn)運(yùn)行高速、平安、耐久和可靠的保障是車輛實(shí)現(xiàn)運(yùn)行高速、平安、耐久和可靠的保障o 車輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)與分析內(nèi)容：車輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)與分析內(nèi)容：o1.1.分析與確定結(jié)構(gòu)在運(yùn)用中所受到的各種載荷及其組合作用。分析與確定結(jié)構(gòu)在運(yùn)用中所受到的各種載荷及其組合作用。o2.2.采用有效的技術(shù)對(duì)給定結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì)與分析。采用有效的技術(shù)對(duì)給定結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì)與分析。o3.3.確定結(jié)構(gòu)在滿足車輛運(yùn)輸安全及耐久性的要求下，對(duì)結(jié)構(gòu)確定結(jié)構(gòu)在滿足車輛運(yùn)輸安全及耐久性的要求下，對(duì)結(jié)構(gòu)o 強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)估的方法。強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)估的方

2、法。北京交通大學(xué)海濱學(xué)院第一節(jié)第一節(jié) 車輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)內(nèi)涵及其技術(shù)進(jìn)展車輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)內(nèi)涵及其技術(shù)進(jìn)展o機(jī)械強(qiáng)度安全理論及其進(jìn)展o靜強(qiáng)度破壞 發(fā)展材料強(qiáng)度理論，得出材料力學(xué)、彈性力學(xué)、塑性力學(xué)等。o強(qiáng)度理論特點(diǎn)：o（1承受靜載荷作用；o（2材料性能均勻、各向同性、連續(xù)的；o安全系數(shù) 考慮結(jié)構(gòu)所用材料可能存在缺陷和其它不確定因素時(shí)，保證機(jī)械零件有足夠的安全儲(chǔ)備量。o設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 最大工作載荷下的工作應(yīng)力不超過制造零構(gòu)件的極限應(yīng)力。取值n=110。一、車輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)的內(nèi)涵北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 傳統(tǒng)的強(qiáng)度理論不適用于含裂紋和缺陷材料及復(fù)合材料的零構(gòu)件；不適用于循環(huán)隨機(jī)載荷作用下的結(jié)構(gòu)。o 機(jī)械史表明：工程中絕大

3、多數(shù)機(jī)械是在動(dòng)載荷作用下工作的，疲勞破壞普遍存在于各種機(jī)械中。o 現(xiàn)代機(jī)械強(qiáng)度理論 除傳統(tǒng)彈塑性理論，發(fā)展應(yīng)用動(dòng)強(qiáng)度理論、疲勞與斷裂理論以及材料非線性、幾何非線性和接觸非線性理論。第一節(jié)第一節(jié) 車輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)內(nèi)涵及其技術(shù)進(jìn)展車輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)內(nèi)涵及其技術(shù)進(jìn)展一、車輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)的內(nèi)涵北京交通大學(xué)海濱學(xué)院2. 軌道車輛結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析內(nèi)涵功能要求（1承受使用期間可能出現(xiàn)的各種載荷與變形，并具有良好的工作性能。（2在正常維修和保養(yǎng)條件下，具有足夠的使用耐久性。（3在偶然事件發(fā)生時(shí)如脫軌、撞擊等），能保持必須的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。三點(diǎn)概括：“工作適應(yīng)性、使用耐久性和事故安全性”?？傮w來說，軌道車輛的安全性主要體現(xiàn)性能安

4、全和結(jié)構(gòu)安全。結(jié)構(gòu)安全 依靠強(qiáng)度設(shè)計(jì)保證。第一節(jié)第一節(jié) 車輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)內(nèi)涵及其技術(shù)進(jìn)展車輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)內(nèi)涵及其技術(shù)進(jìn)展一、車輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)的內(nèi)涵北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 軌道車輛結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問題：o1結(jié)構(gòu)靜力破壞。o2疲勞失效o3結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性設(shè)計(jì)不良引起的共振。o4意外事故引發(fā)的結(jié)構(gòu)失效。 o 四個(gè)方面構(gòu)成了現(xiàn)代軌道車輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)所需的四種類型o 靜強(qiáng)度剛度分析o 疲勞強(qiáng)度分析o 模態(tài)分析o 耐撞擊安全防護(hù)設(shè)計(jì)與分析第一節(jié)第一節(jié) 車輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)內(nèi)涵及其技術(shù)進(jìn)展車輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)內(nèi)涵及其技術(shù)進(jìn)展一、車輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)的內(nèi)涵北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 軌道車輛結(jié)構(gòu)分析技術(shù)經(jīng)歷了一個(gè)隨著結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)不斷發(fā)展的歷程。o 傳統(tǒng)的工程結(jié)構(gòu)分

5、析 在材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ)發(fā)展。o 近三十年，結(jié)構(gòu)有限元分析。o 近些年，非線性有限元突破性進(jìn)展，o 幾何非線性有限元為薄殼結(jié)構(gòu)的大位移小應(yīng)變問題和橡膠類材料的大應(yīng)變問題探索了解決方法。o 材料非線性問題，結(jié)構(gòu)低周疲勞和蠕變問題有限元，在高溫狀態(tài)，結(jié)構(gòu)的疲勞壽命估算。o 有限元軟件 美國國家航空與宇航局研制NASTRAN軟件o 美國Swanson公司開發(fā)的ANSYS軟件以及ABAQUS、o LS-DINA等軟件。第一節(jié)第一節(jié) 車輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)內(nèi)涵及其技術(shù)進(jìn)展車輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)內(nèi)涵及其技術(shù)進(jìn)展二、軌道車輛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析技術(shù)的進(jìn)展北京交通大學(xué)海濱學(xué)院第二節(jié)第二節(jié) 軌道車輛工作載荷軌道車輛工作載荷o 載荷參

6、考我國鐵道車輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)及試驗(yàn)鑒定規(guī)范。o1. 垂直載荷o1車體自重 車體結(jié)構(gòu)的重量，及安裝于車體上其它零件、部o 件和固定設(shè)備重量。o2車輛載重 對(duì)客車，乘員及行李重量；對(duì)貨車，貨物重量。o在評(píng)定車體強(qiáng)度時(shí)，o旅客列車載重按乘客重量計(jì)算，載客人數(shù)按座席數(shù)，在考慮站立人數(shù)。o貨車載重按標(biāo)記載重，沿地板面積均布。一、作用在車體上的載荷（一鐵道與城市軌道車輛的車體載荷（一鐵道與城市軌道車輛的車體載荷 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 鐵路客車載重 旅客、乘務(wù)人員的重量等，旅客及行李重量按車輛容納人數(shù)算。o 鐵道車輛強(qiáng)度規(guī)范規(guī)定，座車容納人數(shù)分兩種考慮：o 長途客車，按座位總數(shù)+50%超員計(jì)算，每一旅客及行李質(zhì)

7、量之和取80kg。o 市郊客車，按座位總數(shù)加站立人數(shù)計(jì)算，站立人數(shù)=7人/平方米，每一旅客及行李質(zhì)量之和取65kg。o 臥車 容納人數(shù)按臥鋪總數(shù)計(jì)算，每一旅客及行李質(zhì)量之和取90kg。第二節(jié)第二節(jié) 軌道車輛工作載荷軌道車輛工作載荷一、作用在車體上的載荷（一鐵道與城市軌道車輛的車體載荷（一鐵道與城市軌道車輛的車體載荷 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 城市軌道車輛一般額定站立人數(shù)按每平方米地板自由面積站立6人計(jì)，o 超員定額可按9人/m2計(jì)算，o 人均質(zhì)量計(jì)為60kg。第二節(jié)第二節(jié) 軌道車輛工作載荷軌道車輛工作載荷一、作用在車體上的載荷（一鐵道與城市軌道車輛的車體載荷（一鐵道與城市軌道車輛的車體載荷 北京

8、交通大學(xué)海濱學(xué)院3客車整備重量 指設(shè)備的輔助重量。內(nèi)燃動(dòng)車組燃油，客車 用水以及餐車的餐料和食品等重量。 第二節(jié)第二節(jié) 軌道車輛工作載荷軌道車輛工作載荷一、作用在車體上的載荷（一鐵道與城市軌道車輛的車體載荷（一鐵道與城市軌道車輛的車體載荷 2. 垂直動(dòng)載荷 垂直動(dòng)載荷Pd 垂直靜載荷乘以動(dòng)載荷系數(shù)，即Pd=Kdy Pst。 垂直動(dòng)載荷系數(shù)Kdy 與車輛運(yùn)行速度，走行裝置懸掛的景撓度有關(guān)。ststdyfdcbvafK)(1北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o fst 車輛在垂直靜載荷下的彈簧靜撓度；o v 車輛的構(gòu)造速度；o a 系數(shù)，簧上部分包括搖枕取值為1.50，o 簧下部分輪對(duì)除外取值為3.50；o b

9、 系數(shù)，取值為0.05；o c 系數(shù)，簧上部分包括搖枕取值為0.427，o 簧下部分輪對(duì)除外取值為0.569；o d 系數(shù)，貨車取值為1.65，客車取值為3.0。第二節(jié)第二節(jié) 軌道車輛工作載荷軌道車輛工作載荷一、作用在車體上的載荷（一鐵道與城市軌道車輛的車體載荷（一鐵道與城市軌道車輛的車體載荷 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院3. 縱向力當(dāng)列車起動(dòng)、變速、制動(dòng)和調(diào)車作業(yè)時(shí)，在機(jī)車與車輛之間以及車輛與車輛之間所產(chǎn)生的牽引或壓縮沖擊力?？v向力大小 與機(jī)車的功率、列車重量、運(yùn)行速度、制動(dòng)機(jī)性能、緩沖器特性、車體的縱向剛度、調(diào)車時(shí)車輛的碰撞速度以及司機(jī)的操縱技術(shù)等因素有關(guān)。按規(guī)定考慮兩種工況及其組合：第二節(jié)第二節(jié)

10、 軌道車輛工作載荷軌道車輛工作載荷一、作用在車體上的載荷（一鐵道與城市軌道車輛的車體載荷（一鐵道與城市軌道車輛的車體載荷 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院1第一工況 指列車在以較高速度運(yùn)行中變速或制動(dòng)時(shí)的情況。 車體受力特點(diǎn)是垂直動(dòng)載荷大而縱向力相對(duì)于第二工況小。 對(duì)于客車， 縱向拉伸力為980kN，壓縮力為1180kN； 對(duì)于貨車， 縱向拉伸力為1125kN，壓縮力為1400kN。 該力沿自動(dòng)車鉤中心線作用在車體架的前從板座或后從板 座上。 該縱向力在車體中所產(chǎn)生的應(yīng)力必須與垂直靜載荷、垂直 動(dòng)載荷、側(cè)向力以及扭轉(zhuǎn)載荷產(chǎn)生的應(yīng)力相疊加，其和不得 大于第一工況的許用應(yīng)力。 第二節(jié)第二節(jié) 軌道車輛工作載荷軌

11、道車輛工作載荷一、作用在車體上的載荷（一鐵道與城市軌道車輛的車體載荷（一鐵道與城市軌道車輛的車體載荷 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院2第二工況指貨車載調(diào)車作業(yè)時(shí)的情況。車體受力特點(diǎn)是垂直動(dòng)載荷小，而縱向力卻很大。此時(shí)規(guī)定：縱向壓縮力為2250kN。該力有兩種作用方式，一是沿車鉤中心線作用于底架兩端的后從板座上即兩端對(duì)壓）；另一是沿車鉤中心線作用于底架一端的后從板座上，而為車輛及其所載貨物的縱向慣性力Ng所平衡即單端沖擊）Ng是由車體自重產(chǎn)生的慣性力N1，轉(zhuǎn)向架重量所產(chǎn)生的慣性力N2，以及車輛所載貨慣性力N3三部分組成。即第二節(jié)第二節(jié) 軌道車輛工作載荷軌道車輛工作載荷一、作用在車體上的載荷（一鐵道與城市軌

12、道車輛的車體載荷（一鐵道與城市軌道車輛的車體載荷 Nk2502NNNN321g北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 其合力作用在重在車輛的重心上。o 由這兩種作用方式所產(chǎn)生的應(yīng)力分別與垂直靜載荷產(chǎn)生的應(yīng)力相疊加，其和不得大于第二工況的許用應(yīng)力。第二節(jié)第二節(jié) 軌道車輛工作載荷軌道車輛工作載荷一、作用在車體上的載荷（一鐵道與城市軌道車輛的車體載荷（一鐵道與城市軌道車輛的車體載荷 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院4. 側(cè)向力包括風(fēng)力和曲線運(yùn)行時(shí)的離心力。風(fēng)力按風(fēng)壓力乘以車體側(cè)向投影面積計(jì)算。風(fēng)壓力取0.55kN/m2，風(fēng)力合力作用在車體側(cè)向投影面積的形心上。車輛運(yùn)行在曲線區(qū)段時(shí)，受到離心力的作用。該力作用在車輛重心上，其方向

13、沿徑向指向曲線外側(cè)，圖81所示。第二節(jié)第二節(jié) 軌道車輛工作載荷軌道車輛工作載荷一、作用在車體上的載荷（一鐵道與城市軌道車輛的車體載荷（一鐵道與城市軌道車輛的車體載荷 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 車體離心力H1，第二節(jié)第二節(jié) 軌道車輛工作載荷軌道車輛工作載荷一、作用在車體上的載荷（一鐵道與城市軌道車輛的車體載荷（一鐵道與城市軌道車輛的車體載荷 ）（N6 . 321vgRPHsto 外軌超高，使車輛內(nèi)傾，車體垂直靜載荷Pst產(chǎn)生一分力H2，)2/(sin12bhPPHststo 考慮外軌超高后，在曲線區(qū)段車體仍承受著未抵消的離心力作用。把H1、H2力沿垂直于車體壁方向投影，其兩者之差為，21cosHH

14、Ho 由于角度很小，所以122212h)6 . 3(-bgRvPHHHst北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 根據(jù)我國目前的車輛運(yùn)行速度和曲線區(qū)段的外軌超高情況，上述H力的數(shù)值可取垂直載荷的7.5%，即o H = 0.075 Psto 為了簡化計(jì)算，按通常在評(píng)定車體側(cè)壁包括下側(cè)梁的強(qiáng)度時(shí)，把由垂直靜載荷Pst產(chǎn)生的應(yīng)增大10%，作為考慮側(cè)向力的影響。第二節(jié)第二節(jié) 軌道車輛工作載荷軌道車輛工作載荷一、作用在車體上的載荷（一鐵道與城市軌道車輛的車體載荷（一鐵道與城市軌道車輛的車體載荷 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院5.5.扭轉(zhuǎn)載荷扭轉(zhuǎn)載荷當(dāng)軌道車輛通過線路的緩和曲線區(qū)段，在前位轉(zhuǎn)向架已進(jìn)入緩當(dāng)軌道車輛通過線路的緩和曲線

15、區(qū)段，在前位轉(zhuǎn)向架已進(jìn)入緩和曲線而后位轉(zhuǎn)向架處于平直道上時(shí)，和曲線而后位轉(zhuǎn)向架處于平直道上時(shí)，這時(shí)前位轉(zhuǎn)向架的外側(cè)下旁承與車體相應(yīng)的上旁承接觸，并造這時(shí)前位轉(zhuǎn)向架的外側(cè)下旁承與車體相應(yīng)的上旁承接觸，并造成后位轉(zhuǎn)向架的內(nèi)側(cè)下旁承與車體相應(yīng)的上旁承接觸。成后位轉(zhuǎn)向架的內(nèi)側(cè)下旁承與車體相應(yīng)的上旁承接觸。（圖解）（圖解）這樣在垂直載荷作用下，車體除了支承在前后轉(zhuǎn)向架的兩個(gè)心這樣在垂直載荷作用下，車體除了支承在前后轉(zhuǎn)向架的兩個(gè)心盤上外，還支承在處于對(duì)角線上的旁承上。圖解盤上外，還支承在處于對(duì)角線上的旁承上。圖解計(jì)算車體強(qiáng)度時(shí)，取計(jì)算車體強(qiáng)度時(shí)，取40kNm40kNm，它們作用在車輛兩個(gè)枕梁所在的，它們作

16、用在車輛兩個(gè)枕梁所在的橫截面內(nèi)。橫截面內(nèi)。第二節(jié)第二節(jié) 軌道車輛工作載荷軌道車輛工作載荷一、作用在車體上的載荷（一鐵道與城市軌道車輛的車體載荷（一鐵道與城市軌道車輛的車體載荷 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o構(gòu)架是軌道車輛走行機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向架最主要承載構(gòu)件，轉(zhuǎn)向架的載荷主要以構(gòu)架為主。o1.垂直靜載荷o1垂直靜載荷計(jì)算方法o輪軌車輛轉(zhuǎn)向架的垂直靜載荷Pst數(shù)值采用兩種方法計(jì)算。o 根據(jù)車體實(shí)際重量計(jì)算 “自上而下的計(jì)算方法o按此方法所得的心盤載荷來設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向架，可以使各零、部件具有合理的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和自重。缺乏通用性，只適應(yīng)專用型車o 根據(jù)最大允許軸重計(jì)算 “自上而下的計(jì)算方法o作用在轉(zhuǎn)向架心盤上的垂直靜載荷Pst

17、是按照該轉(zhuǎn)向架所用輪對(duì)壓在鋼軌上的允許軸重考慮。應(yīng)用于各型車輛。第二節(jié)第二節(jié) 軌道車輛工作載荷軌道車輛工作載荷二、作用在軌道車輛走行機(jī)構(gòu)上的載荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的基本載荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的基本載荷 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院2垂直動(dòng)載荷計(jì)算方法 作用在轉(zhuǎn)向架零、部件上的垂直動(dòng)載荷Pst是由于車輛運(yùn)行中 輪軌之間的沖擊和簧上振動(dòng)所引起的，按照中方法計(jì)算，即第二節(jié)第二節(jié) 軌道車輛工作載荷軌道車輛工作載荷二、作用在軌道車輛走行機(jī)構(gòu)上的載荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的基本載荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的基本載荷 stdydyPKPo 對(duì)于具有二系彈簧裝置的裝箱架，其構(gòu)架等零、部件處于搖對(duì)于具有二系彈簧裝置的裝箱

18、架，其構(gòu)架等零、部件處于搖枕彈簧和軸箱彈簧之間，它既不屬于簧上部的零件，也不屬于枕彈簧和軸箱彈簧之間，它既不屬于簧上部的零件，也不屬于簧下部的零件，其簧下部的零件，其KdyKdy需根據(jù)搖枕及軸箱彈簧的靜撓度采用線性需根據(jù)搖枕及軸箱彈簧的靜撓度采用線性插值法，插值法， dysstststdysdyxdyKfffKKK212)(北京交通大學(xué)海濱學(xué)院第二節(jié)第二節(jié) 軌道車輛工作載荷軌道車輛工作載荷o 式中 Kdyx、Kdys 分別為簧下部分和簧上部分零件的垂直動(dòng)載荷系數(shù)。可按式8-1計(jì)算。o fst2、fst1 分別為搖枕彈簧和軸箱彈簧的靜撓度cm）。二、作用在軌道車輛走行機(jī)構(gòu)上的載荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)

19、向架的基本載荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的基本載荷 dysstststdysdyxdyKfffKKK212)(北京交通大學(xué)海濱學(xué)院2. 縱向力引起的附加垂直載荷第二節(jié)第二節(jié) 軌道車輛工作載荷軌道車輛工作載荷二、作用在軌道車輛走行機(jī)構(gòu)上的載荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的基本載荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的基本載荷 o 車體承受的縱向力在第二工況中的第二種作用方式單端沖擊情況引起轉(zhuǎn)向架的受力，如圖82所示。o 車體承受的縱向力有兩種工況，其中第一工況及第二工況中的第一種作用方式規(guī)定在底架兩端承受對(duì)拉或?qū)旱目v向力。o 作用在車體上的這種縱向力并不引起轉(zhuǎn)向架的受力。北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 作用在車體上的這種縱向力將引

20、起轉(zhuǎn)向架的附加載荷。o 圖中Pc為轉(zhuǎn)向架對(duì)車體的垂直反力，其反方向即為縱向力引起的作用在轉(zhuǎn)向架心盤上的附加垂直載荷。前位轉(zhuǎn)向架增載，后位轉(zhuǎn)向架減載。o 縱向力引起轉(zhuǎn)向架心盤上的附加垂直載荷Pc，按下式計(jì)算，第二節(jié)第二節(jié) 軌道車輛工作載荷軌道車輛工作載荷二、作用在軌道車輛走行機(jī)構(gòu)上的載荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的基本載荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的基本載荷 LhNhNNPc22131)(北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 式中 h1 重載車體的重心至自動(dòng)車鉤中心線的垂直距離m）；o h2自動(dòng)車鉤中心線與心盤面之間的距離m）；o L 車輛定距，即兩心盤中心之間的距離m）；o N1、N2、N3 分別為車體自重、轉(zhuǎn)向架自重

21、以及車輛所在貨物所產(chǎn)生的慣性力。o 留意：附加垂直載荷Pc是發(fā)生在調(diào)車作業(yè)時(shí)，它引起轉(zhuǎn)向架構(gòu)件的應(yīng)力不應(yīng)與垂直動(dòng)載荷所引起的應(yīng)力相疊加。調(diào)車時(shí)一般不載客，故N3=0LhNhNNPc22131)(第二節(jié)第二節(jié) 軌道車輛工作載荷軌道車輛工作載荷二、作用在軌道車輛走行機(jī)構(gòu)上的載荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的基本載荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的基本載荷 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院3. 動(dòng)車轉(zhuǎn)向架的牽引力1牽引力的產(chǎn)生與傳遞牽引力是使列車進(jìn)行的動(dòng)力，大小可由司機(jī)根據(jù)需要控制。城市軌道車輛由電網(wǎng)受電，牽引電機(jī)產(chǎn)生電磁力矩，該力矩經(jīng)傳動(dòng)裝置放大傳遞到輪對(duì)上，再通過輪軌間的黏著作用產(chǎn)生使車輪向前的滾動(dòng)外力牽引力。一般傳動(dòng)裝置中

22、的主動(dòng)齒輪與牽引電機(jī)同軸，從動(dòng)齒輪與車軸同軸，主、從動(dòng)齒輪彼此相互嚙合。當(dāng)牽引電機(jī)受電產(chǎn)生電磁力矩Md時(shí)，即主動(dòng)齒輪軸上產(chǎn)生力矩 Md=P1（d/2）,傳遞到從動(dòng)齒輪軸上的力矩Mk=P1(D/2)。第二節(jié)第二節(jié) 軌道車輛工作載荷軌道車輛工作載荷二、作用在軌道車輛走行機(jī)構(gòu)上的載荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的基本載荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的基本載荷 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 作用在輪對(duì)上使車輪沿鋼軌運(yùn)動(dòng)的力矩見圖83）。第二節(jié)第二節(jié) 軌道車輛工作載荷軌道車輛工作載荷二、作用在軌道車輛走行機(jī)構(gòu)上的載荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的基本載荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的基本載荷 dMMko 作用在輪對(duì)上的力矩Mk可以用一對(duì)力偶

23、來代替，F(xiàn)1作用在輪軌接觸點(diǎn)上， 作用在軸箱上。kFkkkkkDMDMFF2)2/(1o 式中 Mk 輪對(duì)所受的力矩；Md 牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)矩；o d、D 主從動(dòng)齒輪的分度圓直徑；o P1齒輪嚙合點(diǎn)的推力； 齒輪傳動(dòng)比。北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 粘著力F2 o 由于輪對(duì)在重力 作用下，輪軌間形成“黏著形狀，產(chǎn)生了一個(gè)與F1大小相等、方向相反的反作用力。o 每個(gè)輪對(duì)產(chǎn)生牽引力第二節(jié)第二節(jié) 軌道車輛工作載荷軌道車輛工作載荷二、作用在軌道車輛走行機(jī)構(gòu)上的載荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的基本載荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的基本載荷 GkdkkkDMDMF22o 全列車的牽引力為o K全列車動(dòng)輪對(duì)數(shù)kkFKFo 四種牽引

24、力 牽引電機(jī)牽引力、黏著牽引力、指示牽引力、輪周牽引力。在在Mk和輪軌間和輪軌間“黏著狀態(tài)共同黏著狀態(tài)共同作用下，產(chǎn)生牽引力作用下，產(chǎn)生牽引力北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 幾種牽引力幾種牽引力 o 牽引電動(dòng)機(jī)牽引力牽引電動(dòng)機(jī)牽引力 按牽引電機(jī)容量所得到的牽引力。按牽引電機(jī)容量所得到的牽引力。o 黏著牽引力黏著牽引力 受黏著條件限制而能得到的牽引力。受黏著條件限制而能得到的牽引力。o 指示牽引力指示牽引力 動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周所作的功等于牽引電機(jī)軸上的機(jī)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周所作的功等于牽引電機(jī)軸上的機(jī)械公的條件下，計(jì)算得到的牽引力。即不計(jì)傳動(dòng)裝置損失。械公的條件下，計(jì)算得到的牽引力。即不計(jì)傳動(dòng)裝置損失。o 輪周牽引力

25、輪周牽引力 在動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周內(nèi)所作的功在動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周內(nèi)所作的功o 等于牽引電機(jī)軸上的機(jī)械功減去動(dòng)輪同一周內(nèi)等于牽引電機(jī)軸上的機(jī)械功減去動(dòng)輪同一周內(nèi)o 傳動(dòng)裝置的阻力功的條件下，所得到的牽引力。傳動(dòng)裝置的阻力功的條件下，所得到的牽引力。o 顯然顯然 輪周牽引力等于指示牽引力與傳動(dòng)裝置效率的乘積。輪周牽引力等于指示牽引力與傳動(dòng)裝置效率的乘積。第二節(jié)第二節(jié) 軌道車輛工作載荷軌道車輛工作載荷二、作用在軌道車輛走行機(jī)構(gòu)上的載荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的基本載荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的基本載荷 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院2黏著力及黏著系數(shù) 牽引力受粘著力限制，即 而物體間最大粘著力由正壓力和黏著系數(shù)決定，即第二節(jié)第二節(jié)

26、 軌道車輛工作載荷軌道車輛工作載荷二、作用在軌道車輛走行機(jī)構(gòu)上的載荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的基本載荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的基本載荷 GFkmax2o 影響?zhàn)ぶ禂?shù)的主要因素：輪、軌的材料，列車速度，輪軌接觸面的狀態(tài)，牽引力和軸重的分配情況等。o 黏著系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式max2kFF o F2max 在一定黏著條件下的最大黏著力；在一定黏著條件下的最大黏著力；o k 黏著系數(shù)。黏著系數(shù)。北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 當(dāng)車速v = 045km/h，彎道半徑R450m時(shí)，有第二節(jié)第二節(jié) 軌道車輛工作載荷軌道車輛工作載荷二、作用在軌道車輛走行機(jī)構(gòu)上的載荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的基本載荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的基本載荷

27、 )20100/(825. 0vko 當(dāng)車速不變，而彎道半徑R45km/h，彎道半徑R450m時(shí)，有v10033k北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 空轉(zhuǎn)現(xiàn)象 由于某種原因，使得輪軌間的黏著系數(shù)下降，最大黏著力減小，導(dǎo)致一定電機(jī)轉(zhuǎn)矩下的 時(shí)，o 輪軌接觸點(diǎn)的作用力不能平衡，車輪開始沿鋼軌向后滑動(dòng)，在Fk的作用下車輪又再向前滾動(dòng)，這就使車輪連續(xù)或斷續(xù)地在鋼軌上原地滾動(dòng)一空轉(zhuǎn)現(xiàn)象。o 空轉(zhuǎn)危險(xiǎn)性 不能充分發(fā)揮牽引力，晚點(diǎn)，電機(jī)環(huán)火，鋼軌報(bào)廢，車輪踏面擦傷。o 措施 保持軌面清潔，除去軌面雜物，在軌面撒砂。 第二節(jié)第二節(jié) 軌道車輛工作載荷軌道車輛工作載荷二、作用在軌道車輛走行機(jī)構(gòu)上的載荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的基

28、本載荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的基本載荷 max21FFFk）（北京交通大學(xué)海濱學(xué)院4. 側(cè)向力引起的附加垂直載荷列車通過曲線時(shí)，在離心力以及風(fēng)力的作用下，車體將產(chǎn)生微量傾斜，車體靠近曲線外側(cè)的上旁承與轉(zhuǎn)向架上同一側(cè)的下旁承接觸，這樣就會(huì)引起轉(zhuǎn)向架的附加垂直載荷。如圖85表示車輛受側(cè)向力的情況。第二節(jié)第二節(jié) 軌道車輛工作載荷軌道車輛工作載荷二、作用在軌道車輛走行機(jī)構(gòu)上的載荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的基本載荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的基本載荷 圖中Hk表示作用在車體上的側(cè)向力風(fēng)力與離心力之和）；2Hz表示兩臺(tái)轉(zhuǎn)向架的離心力。北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 假定車體在側(cè)向力作用下不發(fā)生傾斜，先研究o 1車輛內(nèi)、外側(cè)軸

29、箱的附加垂直載荷o 取車體連同中央彈簧裝置以及構(gòu)架或側(cè)架）、軸箱為分離體，如圖85所示。o 每一個(gè)軸箱的垂直反力為Pf，根據(jù)平衡條件，得第二節(jié)第二節(jié) 軌道車輛工作載荷軌道車輛工作載荷二、作用在軌道車輛走行機(jī)構(gòu)上的載荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的基本載荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的基本載荷 hHbPmk)2(2f0)2(00fbmhHPk北京交通大學(xué)海濱學(xué)院o 式中 h 車體側(cè)向力至車軸中心線所在水平面之間的垂直距離m）；o 2b2 輪對(duì)兩軸頸中心線間的水平距離m）；o m0 車輛一側(cè)軸箱數(shù)即車輛的軸數(shù)）。)2(00fbmhHPk第二節(jié)第二節(jié) 軌道車輛工作載荷軌道車輛工作載荷二、作用在軌道車輛走行機(jī)構(gòu)上的載

30、荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的基本載荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的基本載荷 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院2構(gòu)架受力構(gòu)架在側(cè)向力引起的附加垂直載荷作用下的受力情況如圖86所示。與垂直靜載荷下的受力不同，處于曲線外側(cè)的四個(gè)軸箱彈簧對(duì)構(gòu)架的作用力向上，而內(nèi)側(cè)的則向下，每一彈簧作用力的數(shù)值等于Pf/2。第二節(jié)第二節(jié) 軌道車輛工作載荷軌道車輛工作載荷二、作用在軌道車輛走行機(jī)構(gòu)上的載荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的基本載荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的基本載荷 tbPPf2)2(22no 軸箱彈簧對(duì)構(gòu)架的作用力系由作用在瑤臺(tái)吊桿銷孔處的Pn力系平衡，得式中t為瑤動(dòng)臺(tái)吊桿銷孔間的橫向水平距離，t=2b2，為中心懸掛轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)情況。北京交通大

31、學(xué)海濱學(xué)院5.側(cè)向力及輪軌間作用力所引起的水平載荷側(cè)向力引起的作用力在轉(zhuǎn)向架上的水平載荷，不能簡單地由靜力學(xué)平衡求得，而須研究轉(zhuǎn)向架在曲線所處的位置，以及輪軌間相互作用力的實(shí)際情況，才能正確地解決。第二節(jié)第二節(jié) 軌道車輛工作載荷軌道車輛工作載荷二、作用在軌道車輛走行機(jī)構(gòu)上的載荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的基本載荷（一軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的基本載荷 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院6. 垂直斜對(duì)稱載荷垂直斜對(duì)稱載荷是一組作用在構(gòu)架軸箱部位的自相平衡的力系，此力系對(duì)于構(gòu)架的縱向和橫向中心平面均呈現(xiàn)反對(duì)稱分布，如圖87所示。造成構(gòu)架4個(gè)軸箱反力不等的原因：1由構(gòu)架、軸箱彈簧、車輪直徑、軸頸直徑等制造誤差以及線路不平順和出入緩和曲線所造成各支承點(diǎn)的高度不等；2由于軸箱彈簧剛度誤差引起各支承點(diǎn)的剛度不等。第二節(jié)第二節(jié) 軌道車輛工作載荷軌道車輛工作載荷二、作用在軌道車