《鐵道車(chē)輛工程》教學(xué)課件PPT
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第四節(jié)第四節(jié) 車(chē)輛車(chē)輛的輕量化的輕量化設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)及及防蝕防蝕、耐蝕、耐蝕設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)防蝕、耐蝕設(shè)計(jì)的目的：延長(zhǎng)車(chē)輛使用壽命；降低車(chē)輛自重；提高車(chē)輛系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。輕量化設(shè)計(jì)的主要對(duì)象和方法對(duì)象：車(chē)體鋼結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)向架；車(chē)上設(shè)備的重量；鉤緩裝置。其中，影響最大的是車(chē)輛鋼結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)向架。方法：采用新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝1選用新的材料以減輕車(chē)輛自重轉(zhuǎn)向架材料：高強(qiáng)度低合金鑄鋼材料車(chē)體材料：耐候鋼的采用：性能3倍于普通碳素鋼，目前有兩個(gè)系列。銅磷鈦系列低合金鋼用于貨車(chē)，銅磷鉻鎳系列低合金鋼客車(chē)。鋁合金材料的采用。不銹鋼，不必考慮金屬腐蝕的因素，車(chē)輛重量可以減少很多，同時(shí)使用壽命長(zhǎng)。復(fù)合材料。2采用新的車(chē)輛結(jié)構(gòu)采用耐腐蝕或防腐蝕的鋼結(jié)構(gòu)。例如：雙型客車(chē)的鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)缺陷。車(chē)頂縱向壓筋；車(chē)輛與側(cè)墻結(jié)合部分的雨檐、窗臺(tái)；車(chē)窗下兩側(cè)轉(zhuǎn)角處，特別是焊有圓角的車(chē)窗結(jié)構(gòu)；大腰帶；金屬地板的兩側(cè)。廁所、盥洗室、茶水爐附近的側(cè)墻，側(cè)立柱的根部。貨車(chē)：金屬地板、地板橫梁、側(cè)柱根部、下墻板下部、棚車(chē)的車(chē)門(mén)下角，車(chē)門(mén)板下部，車(chē)窗下沿的導(dǎo)框等。改進(jìn)的方法 結(jié)構(gòu)盡量避免采用小轉(zhuǎn)角和溝槽。點(diǎn)焊或段焊的部位改為滿焊。盡量不用壓筋。廁所和盥洗室使用整體殼狀結(jié)構(gòu)。減少可能積水的結(jié)構(gòu)部位。充分發(fā)揮構(gòu)件的材料性能充分發(fā)揮構(gòu)件的材料性能 為了充分發(fā)揮材料的承載能力，對(duì)車(chē)輛的梁柱、軸等零部件的構(gòu)成外形、截面形狀進(jìn)行廣泛研究。例如：使用空心車(chē)軸，減輕簧下重量，提高振動(dòng)性能，工藝復(fù)雜，成本較高。異形型材，擠壓成型的異形型材鋁合金型材，按設(shè)計(jì)要求，承載等方面對(duì)車(chē)輛結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究和探討。3、鋁合金車(chē)體結(jié)構(gòu) 在日本，鋁合金制車(chē)體結(jié)構(gòu)誕生已經(jīng)約有40年。這期間，鋁合金制車(chē)體結(jié)構(gòu)的變遷與各種鋁合金的開(kāi)發(fā)及制造技術(shù)的進(jìn)步有著緊密的聯(lián)系。采用鋁合金擠壓型材來(lái)制造車(chē)體基本上采用的是骨架外殼結(jié)構(gòu)。骨架外殼結(jié)構(gòu)是最早的車(chē)體結(jié)構(gòu)形式骨架外殼結(jié)構(gòu)是最早的車(chē)體結(jié)構(gòu)形式 骨架外殼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用骨架外殼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 日本最早的真正的鋁合金車(chē)輛是山陽(yáng)電鐵2000系，以A5083合金（Al-Mg系合金）和A6061系合金（Al-Mg-Si系合金）作為外板和小型骨架材料的平板主體的一次元材料展開(kāi)，形成外殼框架方式，基本上與鋼制車(chē)結(jié)構(gòu)相同。各部分通過(guò)焊接組裝在一起，但車(chē)體結(jié)構(gòu)的總裝采用鉚接。山陽(yáng)電鐵2000系的車(chē)體結(jié)構(gòu)如圖圖所示需要解決的問(wèn)題 當(dāng)時(shí)的鋁合金制車(chē)體結(jié)構(gòu)與鋼制車(chē)體結(jié)構(gòu)相比，加上材料價(jià)格，制造加工的費(fèi)用很高，原始費(fèi)用也高。因此，通過(guò)使車(chē)體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)略，以減少材料數(shù)量和焊接線長(zhǎng)，以及通過(guò)焊接線的單純化提高焊接的自動(dòng)化率成為當(dāng)時(shí)追求的目標(biāo)。使用的擠壓型材的日本鋁合金車(chē)體擠壓型材形式（A）單層車(chē)體結(jié)構(gòu) 最初采用擠壓型材是以使用薄型材的單殼車(chē)體結(jié)構(gòu)為主流，在車(chē)頂和側(cè)墻為中心的外板上安裝加強(qiáng)材料形狀的薄型材。也有部分底架結(jié)構(gòu)采用中空型材的，但是，由于中空型材本質(zhì)上就比單殼的重，因此要在限制的許可質(zhì)量中有限度地使用。單層車(chē)體結(jié)構(gòu)的示例 針對(duì)高速車(chē)輛的單殼車(chē)體結(jié)構(gòu)示例（B）雙殼結(jié)構(gòu) 以中空型材為中心構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為雙殼結(jié)構(gòu)，相對(duì)于單殼結(jié)構(gòu)，質(zhì)量要重。中空材料根據(jù)材料本身所具有的面外剛度高的特性，可以省略在單殼結(jié)構(gòu)中必須使用的加強(qiáng)材料，從而能夠減少材料數(shù)量，也即降低成本。近年來(lái)，由于重視車(chē)輛的舒適性，有觀點(diǎn)認(rèn)為適當(dāng)增加車(chē)體結(jié)構(gòu)的重量也可以。因此，高速車(chē)輛的車(chē)頂部車(chē)體結(jié)構(gòu)和側(cè)墻部車(chē)體結(jié)構(gòu)開(kāi)始使用雙殼結(jié)構(gòu)。雙層鋁合金車(chē)體結(jié)構(gòu)的示例雙層鋁合金型材圖吸振橡膠泡沫吸振材料車(chē)頂型材側(cè)墻型材雙層鋁合金車(chē)體結(jié)構(gòu)圖CRH2 動(dòng)車(chē)組車(chē)體結(jié)構(gòu)圖雙殼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)能夠達(dá)到車(chē)體高剛性要求、衰減噪音傳遞，從而提高車(chē)內(nèi)的乘車(chē)舒適度。大幅減少零件數(shù)量，擴(kuò)大自動(dòng)化焊接范圍，從而降低制造成本，提高質(zhì)量。總之，綜合來(lái)看，這可以稱(chēng)為目前最好的車(chē)體結(jié)構(gòu)。4、加強(qiáng)結(jié)構(gòu)防腐蝕的工藝措施型材和板型的表面預(yù)處理。消除污垢及銹蝕，并刷防護(hù)底漆加工過(guò)程中及時(shí)清除局部銹蝕，并涂上防護(hù)底漆。結(jié)構(gòu)制成后，還曾要涂上防銹面漆。第五節(jié) 車(chē)輛的人機(jī)工程設(shè)計(jì) 為旅客提供一個(gè)良好的環(huán)境，需要設(shè)計(jì)人員進(jìn)行比較科學(xué)的室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)：同時(shí)對(duì)車(chē)輛的各類(lèi)工作空間，作業(yè)空間進(jìn)行設(shè)計(jì)。車(chē)輛作業(yè)空間的分析與設(shè)計(jì) 列檢作業(yè)；貨車(chē)裝卸作業(yè)；調(diào)車(chē)連結(jié)作業(yè)?？蛙?chē)客室設(shè)計(jì) 主客室設(shè)計(jì)座席的安排與布置，朝向，椅背是否可調(diào)，封閉或敝開(kāi)式。車(chē)窗的設(shè)計(jì)，尺寸大小，采光，隔熱，影響車(chē)輛的強(qiáng)度。車(chē)內(nèi)壁板的材料選擇。廁所、盥洗室的設(shè)計(jì) 衛(wèi)生、清潔、集便、防止銹蝕。車(chē)輛總體尺寸受限因素：要求對(duì)運(yùn)輸對(duì)象進(jìn)行考查，保證滿足運(yùn)輸需要。鐵路限界，車(chē)鉤高度，軸重，每延米軌道載重的允許值。站臺(tái)高度，裝卸設(shè)備，地磅衡等。車(chē)輛總體尺寸包括車(chē)長(zhǎng)：內(nèi)長(zhǎng)（其它長(zhǎng)度尺寸、全長(zhǎng)、外長(zhǎng)）車(chē)寬：內(nèi)寬車(chē)高、內(nèi)高 車(chē)輛相關(guān)部件之間的間隙：轉(zhuǎn)向架相對(duì)于車(chē)輛的轉(zhuǎn)動(dòng)，兩車(chē)端在曲線通過(guò)時(shí)的是否相碰。車(chē)輛的配重，動(dòng)力性能的要求。對(duì)于偏重的餐車(chē)，采用不同鋼度的彈簧。車(chē)輛斷面尺寸車(chē)輛外部尺寸方便的底部設(shè)備檢修空間車(chē)下蓄電池的維護(hù)方式寬敞的司機(jī)室與豪華的頭車(chē)客室 客室空間餐車(chē)空間衛(wèi)生間空間布置第五節(jié) 完
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