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1、兰州交通大学 毕业设计（论文）题目：B0式转向架的三维实体设计学 生 姓 名： 马荣成 学 部 （系）： 机电工程学院 专 业 年 级： 车辆工程 指 导 教 师： 朱喜锋 2012 年 6月 6日摘 要本文首先论述了国内转向架的发展概况及其构成特点，由于车辆的用途不同、运行条件的差异、制造维修方法的制约和经济效益等具体因素的影响，对转向架的性能、结构、参数和采用的材料及工艺等要求就有差异，因而转向架的造型方法各有其特点。其次，本文基于模块化技术、参数化技术及高级配合技术，利用SolidWorks软件设计出SS4型机车转向架各零部件的三维实体造型，通过高级配合技术完成转向架轮对、轴箱、轴箱悬挂
2、装置、构架等各部件的装配，最后装配成为一台完整的SS4机车转向架，为后续工程图的生成、强度分析提供所需的参数与几何实体模型。最后，本文通过有限元分析方法对转向架各零部件的强度进行分析，得到的结果，根据转向架的结构特点，采用局部修正方法调整转向架各零部件的基础模型至最终模型，并确定了相应的零件尺寸。在完成上述过程之后，可对转向架的所有零件外形及其装配顺序有很彻底的认识，从而为今后更深层次的分析研究打好基础，具有重要的学术价值和工程实际意义。【关键词】 转向架 三维造型 工程图 AbstractThis thesis starts with a general survey of the deve
3、lopment of the bogie in domestic and its constitutional characteristic. Some factors such as vehicles different purposes, operating conditions, manufacturing or maintenance methods and economic benefits lead to different requirements of bogies properties , structures, parameters and technology. So t
4、he bogies are characterised by various modeling methods.Then, a three-dimensional solid model for bogie of SS4 locomotive was designed ,using SolidWorks software ,based on the modularization techniques,the parameterization technology and the advanced coordinate technology. This model provides the re
5、quired parameters and geometric solid model for further study of engineering drawings generation, strength and analysis.Finally, the strength of bogies each component and part is analyzed using finite element analysis ,and the final model and each parts dimensions are determined .These works mention
6、ed above lay the foundation of further research, have important academic value and actual engineering significance.【key words】Bogie Three-dimensional solid model Engineering drawing 目录第1章 绪论 11.1 研究背景及意义11.2 转向架的作用与分类21.3 SS4机车转向架的组成及特点3第2章 SS4机车转向架的三维实体设计62.1 轮对电机装置62.2轴箱装置132.3 转向架构架162.4 轴箱悬挂装置18
7、2.5 基础制动装置212.6 附属装置23第3章 转向架总体装配25第4章 转向架构架强度分析27总结31致 谢32参考文献33第1章 绪论1.1研究背景及意义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。目前在主要干线上机车最高速度已达到160180km/h，但这种速度还是不能够满足人们日益增长的需求，比如在秦沈专线上建成的300km/h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，200km/h以上
8、的大功率高速列车注定将步入历史舞台。在下一次铁路提速过程中发挥主要作用。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重载机车的关键。世界上的高速列车可简单划分为动力集中式和动力分散式。动力集中式和动力分散式可以说各有利弊，单纯从确保性能及降低技术难度来讲，动力分散是有利的，即有助于减轻轴重、充分利用牵引及制动时的轮轨粘着、提高列车总功率、便于列车分解开行等，但却提高了制造成本及维修费用等。随着机车技术的发展，可以实现在大功率和大轴重前提下高速机车与线
9、路间的低动力作用，例如采用驱动装置的体悬、架悬等措施来减少簧下重量，采用体积小、重量轻的交流牵引电动机来减少轴重，优化悬挂参数及结构提高走行性能等等，使得开发动力集中式高速机车转向架成为可能，而且动力集中已成为世界各国高速列车发展的共同趋势。转向架是电力机车的走行部分，它对机车动力学性能、牵引性能和安全性能起着重要的决定性的作用。下面主要通过介绍SS4型电力机车转向架来说明转向架的主要结构设计和功能特性。SS4型电力机车有四台基本上相同的转向架。SS4型(1一158号)机车的转向架牵引装置为平牵引拉杆装置，SS4改型机车转向架牵引装置为推挽式牵引装置。所以两种型号的转向架互不通用，但其各型的四
10、台转向架完全通用。两种型号转向架除构架、轮对、牵引装置，制动器不通用外，其余重大部件均通用。转向架支承车体和车体内安装设备的重量，该重量通过二系弹簧支承、构架、一系弹簧支承均匀地分配到各个轴箱上，最后经轮对作用于钢轨。SS4型电力机车每个轮对作用于钢轨上的垂直静载荷为23t。转向架将轮对产生的牵引力或制动力传递给车体。当机车牵引列车时，牵引电机产生转距，通过齿轮传动使轮对转动，轮对与钢轨之间由于粘着的作用而产生轮周牵引力，牵引力由轴箱经轴箱拉杆传至构架，再通过牵引装置传到车体，最后经车体车钩牵引列车运行。当闸瓦制动时，制动力矩将产生轮周制动力，其方向与牵引力相反，而传递途径相同，最终经车钩对列
11、车施予制动力。机车沿着曲线运行时，轮轨间将产生水平横向作用力，而且允许车体与转向架有一定的相对位移，来减小水平横向作用力，缓和轮轨间的磨耗，保证机车安全通过曲线。SS4型电力机车可以以5km/h的速度缓行通过125m半径的曲线。1.2 转向架的作用与分类1）转向架的作用：支承车体并使之在轨道上运行的装置称为转向架，亦称走行部，它是动车组的关键部件。1.承重承担机车上部的重量，包括车体及安装在车体内的各种机械、电气设备的重量，并把这些重量经一系弹簧悬挂装置传递到钢轨上。2.传力产生牵引力和制动力，并把产生的牵引力和制动力经牵引装置传递到车体底架，最后传递到车钩，实现对列车的牵引和制动。3.缓冲（
12、走行）在机车运行中缓和线路对机车的冲击，保证机车运行的平稳性。4.导向在钢轨的作用下，引导机车顺利地通过曲线和道岔，保证机车在曲线上安全运行。2）转向架的分类：1. 按轴数分类：两轴转向架B0 如SS4、SS7D、SS8、CRH3；三轴转向架C0 如 SS3、SS3B、SS6、SS6B 。2.按有无动力分：动力转向架（又分单动力轴转向架和双动力轴转向架）；非动力转向架。3.按悬挂装置分：按弹簧悬挂方式分为一系悬挂:（轴箱弹簧（第1系）或中央弹簧（第2系）和两系悬挂:（轴箱弹簧（第1系）+中央弹簧（第2系）；按轴箱定位方式分类，常用的轴箱定位方式是拉板式定位、拉杆式定位和转臂式定位；按车体支承方
13、式分类：a.按中央弹簧跨距分：内侧悬挂、中心悬挂和外侧悬挂；b.按载荷传递形式分：心盘集中承载、心盘部分承载和非心盘承载；c.按中央悬挂装置的结构分：有摇动台、无摇动台、无摇枕转向架；4.按导向方式分：普通转向架和径向转向架（自导向、迫导向）；5.按摆动方式分：自然摆转向架和强制摆转向架。1.3 SS4机车转向架的组成及特点1.3.1 SS4机车转向架的组成转向架主要由轮对、轴箱，一系弹簧支承装置(轴箱悬挂装置)、构架、二系弹簧支承装置(车体支承装置)、驱动装置、基础制动装置和附属装置等部件组成。构架是整个转向架的骨架，它应具有足够的强度和刚度。构架采用焊接结构，主要由两个侧梁、一个横梁和两个
14、端梁组成的“日”字形结构。每个梁都是箱形结构。构架设计中着重考虑了可靠性和耐久性设计。轴箱是轮对与构架间的连接部件，它将轮周牵引力、制动力传递给构架。轴箱纵向采用拉杆式定位，其纵向应有足够的刚度，以保证驱动系统稳定性，提高粘着利用，还可以提高高速运行时的临界速度。一系悬挂采用螺旋弹簧、减振垫和垂向减振器，垂向承担车体及转向架重量及垂向动力作用，横向承担轮对相对于转向架构架的横向力。衰减一系簧下振动对构架和车体的冲击。二系悬挂由两端加橡胶垫的圆簧和各向减振器组成。垂向承担车体重量以及车体与转向架之间的垂向动力作用，横向则承担风力、离心力及车体与转向架的横向力作用。衰减二系簧下振动对车体的冲击和蛇
15、形运动。牵引杆将传递到构架上的牵引力、制动力继续传递给车体牵引座，最后传递给车钩，牵引列车运行。牵引杆装置是典型的四连杆机构，这种结构在我国的内燃、电力机车转向架上已广泛使用。驱动传动装置是动力传输部件，它主要由轮对、抱轴装置、承载式齿轮箱和交流牵引电机等部件组成。电机输出的扭矩通过小齿轮、大齿轮传到轮对上，驱动部件采用弹性悬挂，以保证机车具有良好的动力学性能、较低的轮轨动作用力，特别是小的横向振动和优良的横向动力学性能。基础制动装置是使运行中的机车减速或停车，停放中的机车不发生溜放的部件，它采用踏面制动。每个车轮安装有一套独立的单元制动器，单元制动器上的闸瓦在压力的作用下与车轮踏面磨擦，达到减速或停车目的。附属装置中主要包括转向架制动、撒砂风管，砂箱、轮缘润滑、扫石器、踏面清扫器等附属部件。1.3.2 SS4机车转向架的特点及参数SS4型电力机车转向架具有以下特点：1.一系悬挂采用轴箱螺旋钢弹簧与弹性定位的独立悬挂结构，并配置垂向油压减振器。二系悬挂采用全旁承橡胶堆加横
