輪對軸箱課程設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計說明書</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　計劃任務(wù)書——————————————————————————— 3</p><p>　　任務(wù)的分析與確定工作—————————————————————— 4</p><p>　　

2、設(shè)計工作量——————————————————————————— 4</p><p>　　車軸的計算選擇———————————————————————— 4</p><p>　　車輪的設(shè)計—————————————————————————— 10</p><p>　　軸承壽命計算————————————————————————— 10</p&g

3、t;<p>　　軸箱設(shè)計——————————————————————————— 13</p><p>　　軸箱定位裝置的設(shè)計——————————————————————— 14</p><p>　　課程設(shè)計感受—————————————————————————— 15</p><p>　　課程設(shè)計總結(jié)————————————————————————

4、—— 16</p><p>　　11. 參考文獻———————————————————————————— 16</p><p><b>　　設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　任務(wù)的分析與確定工作內(nèi)容</p><p>　　輪對軸箱裝置主要包括車輪、車軸、軸箱與軸箱定位裝置。</p><p>　

5、　前期主要是搜集相關(guān)資料，查閱有關(guān)書籍，以及對動車組模型進行觀摩研究。后期設(shè)計中，根據(jù)地鐵車輛承載情況確定車軸尺寸與材料，其次選定車輪。然后根據(jù)載荷情況選擇軸承，并對軸承進行壽命計算。最后根據(jù)地鐵車輛運行特點，考慮安全舒適，綜合比較各種軸箱定位裝置的特點，選擇一個合適的軸箱定位裝置。在確定結(jié)構(gòu)后，畫出裝配圖，零件圖，并根據(jù)裝配情況對前面零件做適當(dāng)修改并校 核。</p><p><b>　　設(shè)計工作量&l

6、t;/b></p><p><b>　　1、軸箱裝配圖一張</b></p><p><b>　　2、車輪零件圖</b></p><p>　　3、車軸零件圖 </p><p><b>　　車軸的計算選擇</b></p>

7、<p>　　車輛車軸設(shè)計與強度計算方法</p><p><b>　　一、車軸彎矩的計算</b></p><p>　　以上海2號線鐵為依據(jù)，當(dāng)超員時單節(jié)車輛質(zhì)量約為64t，考慮到高分時期超載更嚴(yán)重，以嚴(yán)重超員時車輛重為70t計算。</p><p>　　單節(jié)車輛有兩個轉(zhuǎn)向架，每個轉(zhuǎn)向架設(shè)有兩根車軸，則每根車軸的軸荷重為70/4=17.5

8、t。</p><p>　　下面給出有關(guān)車軸計算的相關(guān)數(shù)據(jù)，參數(shù)選擇參考上海地鐵二號線車輛：</p><p>　　根據(jù)速度以及軸重參照了 GB_12814_1991_鐵道車輛用車軸型式與基本尺寸，選定的車軸為RD3形式，并根據(jù)實際車車輛要求修改了相關(guān)參數(shù)，初步選擇車軸材料為50鋼。</p><p>　　裝有滾動軸承時，對于50鋼 軸頸部位疲勞許用應(yīng)力 ?。郐遥?］G＝

9、116.2MPa。 無壓配合部位的疲勞許用應(yīng)力 ?。郐遥?］G＝162MPa。 輪座疲勞許用應(yīng)力取［σ－1］G=116.2MPa。</p><p>　　抗彎截面模量按以下公式計算：</p><p>　　軸荷重: </p><p><b>　　車輪直徑: </b></p><p><b>　　車輪滾

10、動圓半徑: </b></p><p>　　左右軸頸載荷作用線間距離: </p><p>　　左右車輪滾動圓中心線間距離: </p><p><b>　　橫向載荷: </b></p><p>　　車輛中心至車軸中心線距離: </p><p>　　左軸頸上作用的垂向總載荷:&l

11、t;/p><p>　　左車輪的橫向反力: </p><p>　　左車輪的垂向反力 :</p><p>　　垂向動荷系數(shù) : αZ=0.4</p><p>　　橫向動荷系數(shù) : αy=0.3</p><p>　　上面的系數(shù)由下表查得：</p><p>　　TB/T 2705-96</p>

12、<p>　　為了方便計算，我們將上面算得的數(shù)據(jù)以及其它一些參數(shù)列于下表：</p><p>　　如上圖，危險截面為a-a,b-b,c-c截面，下面我們對其做相應(yīng)的彎矩計算：</p><p>　　lb為PL 至b—b 截面的距離 </p><p>　　lA為RA 至b—b 截面的距離 </p><p>　　la為PL 至a—a 截面的

13、距離 </p><p>　　lc為PL 至c—c 截面的距離 </p><p>　　lC為RA至c—c 截面的距離 </p><p><b>　　則：</b></p><p><b>　　計算車軸扭矩</b></p><p>　　我們設(shè)計的為拖車車軸，則車軸的扭矩主要體現(xiàn)在

14、加速和制動的過程中。因為緊急制動時加速度大于啟動過程中的加速度，所以可以直接計算車軸緊急制動時的扭矩：</p><p>　　取地鐵車輛緊急制動加速度為</p><p>　　車輛超載時軸重70t,得車輛制動力：</p><p>　　每節(jié)車輛有8個車輪，則每個車輪上受到的制動力：</p><p>　　忽略制動盤受到夾盤或閘瓦的阻力，因為夾盤和閘瓦

15、的制動力和車輪收到的摩擦力相反，所以忽略時算得的2個車輪間的扭矩大于實際情況下的扭矩，故驗證合格時車軸即是安全的并且有一定的安全裕度。</p><p>　　其中r為車輪滾動圓半徑</p><p>　　下面驗證車軸危險截面的強度：</p><p><b>　　a-a截面：</b></p><p><b>　　b-

16、b截面：</b></p><p><b>　　c-c截面：</b></p><p>　　a-a截面為軸頸部位，b-b為輪座部位，c-c為無壓配合部位。</p><p>　　由于算得的應(yīng)力值小于50鋼的各項規(guī)定數(shù)值，所以，設(shè)計的車軸以及選用的材料符合安全要求。</p><p><b>　　車輪的設(shè)計&

17、lt;/b></p><p>　　車輪內(nèi)側(cè)距為1353mm。車輪按JIS E 5402《鐵道車輛——碳素剛整體碾壓車輪》設(shè)計和生產(chǎn)，車輪采用整體軋制車輪。</p><p>　　整體輾鋼車輪直徑新輪 Φ860 mm</p><p>　　最大磨耗直徑為790mm。</p><p>　　材質(zhì)：SSW-Q3R 踏面硬度： 44-50 HS

18、 踏面形狀：LMA 輪輞寬度：135mm</p><p>　　非動力輪采用熱壓裝配制動盤。動車轉(zhuǎn)向架輪對由車軸，車輪（帶有制動盤，簡稱輪盤),軸制動盤及軸承構(gòu)成。為確保安全性和可靠性，車輪，大齒輪，軸盤等采用冷壓法壓裝在車軸上。車輪與車軸的裝配采用注油壓裝。為保證輪軸在裝配后形成規(guī)定的壓裝力，裝配后應(yīng)進行反向壓力檢驗。</p><p><b>　　下圖為車輪的草圖：</b

19、></p><p><b>　　軸承壽命計算</b></p><p>　　下面為計算軸承壽命相關(guān)的數(shù)據(jù)：</p><p>　　環(huán)境溫度／℃ -45～40</p><p>　　軸承最高溫升／℃ 5O</p><p>　　車輛定員質(zhì)量 56.91t (正常運行情況下

20、，車輛絕大部分時間都不會達到定員，當(dāng)達到定員90%時就會增派列車數(shù)，緩解車輛載荷，所以以定員時車重來計算所得的會有一定的安全裕度）</p><p>　　簧下質(zhì)量 約2t</p><p>　　軸荷重／t </p><p>　　左軸頸上作用的總載荷</p><p><b>　　則軸承徑向載荷</b><

21、/p><p><b>　　根據(jù)軸承參數(shù)如下圖</b></p><p>　　軸頸作用載荷初步選定軸承型號為352226EK</p><p><b>　　派生軸向載荷</b></p><p>　　地鐵車輛速度不高屬于中等沖擊，在軌道運行則更為平穩(wěn)，所以根據(jù)下表選載荷系數(shù)f p=1.2</p>

22、<p>　　根據(jù)環(huán)境溫度以及軸承最高溫升算得軸承工作溫度<120℃</p><p>　　查下表得：f t=1</p><p><b>　　溫度系數(shù)</b></p><p><b>　　滾子軸承</b></p><p>　　由車輪直徑0.86m得</p><p>

23、;<b>　　每轉(zhuǎn)一周</b></p><p><b>　　總路程</b></p><p>　　查閱地鐵車輛軸承壽命，軸承壽命要和車輛廠修相一致，即車輛運行120萬公里路程。</p><p>　　綜上，所選軸承滿足要求。</p><p><b>　　軸箱設(shè)計</b></p

24、><p>　　軸箱采用鑄造制成，軸箱裝在車軸兩端的軸頸上，作用是將輪對與構(gòu)架聯(lián)系在一起，使輪對沿鋼軌的滾動轉(zhuǎn)化為車體沿線路的平動，傳遞個方向的作用力。潤滑高速轉(zhuǎn)動的軸頸，減少摩擦，降低運行阻力，防止熱軸；防止砂塵、雨水等異物進入軸承及軸頸等部分，保證車輛安全運行。</p><p>　　此處軸箱為滾動軸承軸箱，因為滾動軸箱啟動阻力小，游隙小，維護方便，節(jié)油和節(jié)省有色金屬。所以現(xiàn)代車輛上都采用滾動

25、軸承軸箱。</p><p>　　軸箱用材采用鑄鋼SCA50，其許用應(yīng)力見下表：</p><p>　　前蓋及后蓋由鋁制成，以此來達到減輕重量；</p><p>　　軸箱體分為主體和壓板2部分，主體和壓板之間夾有定位橡膠，裝配后以組合單元件安裝在轉(zhuǎn)向架的框架上；</p><p>　　前蓋一般用于安裝速度傳感器，主要種類有AG37、AG43、LKJ

26、200等，無互換性，后蓋為迷宮式結(jié)構(gòu)以防止雨水、塵埃等的侵入；</p><p>　　前蓋上設(shè)有車輪踏面修正、研削時使用的橡膠蓋，橡膠蓋上有吸潮器，吸潮器能防止因軸承溫度上升引起壓力增加及防止漏油；　</p><p>　　各個車軸箱體的側(cè)面設(shè)置有對車軸軸承狀態(tài)進行監(jiān)視的軸承溫度檢測裝置，當(dāng)軸承溫度達到一定值以上時，溫度保險絲就溶斷并發(fā)出軸溫異常通知的功能，裝置的規(guī)格如下：　　　　 &

27、lt;/p><p>　　動作溫度：165℃；</p><p>　　內(nèi)置溫度保險絲的設(shè)定溫度：144℃ </p><p>　　軸箱前蓋以及后蓋螺栓為M22</p><p>　　軸箱定位節(jié)點壓蓋處螺栓為M10</p><p><b>　　軸箱前蓋處有橡膠蓋</b></p><p>

28、　　排油孔螺栓及油封墊為M24×1.5</p><p>　　軸承采用油脂潤滑，使用的油脂商標(biāo)為“SHIERU NERITA 2858”；在使用軸承時，</p><p>　　最為重要的是：“保持清潔”、“防銹”、“不可受沖擊”。</p><p><b>　　軸箱定位裝置的設(shè)計</b></p><p>　　轉(zhuǎn)臂式軸

29、箱定位裝置采用轉(zhuǎn)臂與軸箱一體式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)臂與構(gòu)架通過定位節(jié)點連接。</p><p>　　轉(zhuǎn)臂式軸箱定位裝置有如下特點：</p><p>　　1、軸箱與構(gòu)架之間無自由游隙和滑動部件。</p><p>　　2、組成零件少，分解和拆裝容易。</p><p>　　3、軸箱的上下，左右及前后的定位剛度可以獨立設(shè)定，比較容易滿足轉(zhuǎn)向架懸掛系統(tǒng)的最佳設(shè)計要求

30、。既可以確保良好的乘坐舒適行，又能兼顧高速運行性能和良好的曲線通過性能。</p><p>　　由于轉(zhuǎn)臂式軸箱有如上特點，所以選用轉(zhuǎn)臂式軸箱定位裝置。</p><p><b>　　軸箱定位裝置</b></p><p><b>　　結(jié)構(gòu)尺寸：</b></p><p>　　轉(zhuǎn)臂水平長度d=500mm。車軸

31、中心至螺旋彈簧下端面的垂直高度為h=143mm</p><p>　　轉(zhuǎn)臂要有足夠的剛度和強度且質(zhì)量不能過大，因此，將轉(zhuǎn)臂設(shè)為空心狀以增加轉(zhuǎn)臂的抗彎能力同時降低質(zhì)量。同在轉(zhuǎn)臂底板處設(shè)有橢圓形的孔以減輕轉(zhuǎn)臂質(zhì)量，并且不影響轉(zhuǎn)臂的力學(xué)性能。</p><p><b>　　課程設(shè)計感受</b></p><p>　　相比上次課程設(shè)計，在本次課程設(shè)計中，我體

32、會到設(shè)計過程的困難重重，從資料的搜集，材料的篩選，數(shù)據(jù)的整理，到計算方法的確定，方法的比較，材料的確定。我體會到很多不實踐就無法理會的困難。尤其是每一個部件，每一個方面都要細(xì)加斟酌。每一個部件，每一個細(xì)節(jié)都會影響設(shè)計產(chǎn)品的安全。本設(shè)計中，我也體會到設(shè)計人員的責(zé)任與壓力。不能馬虎從事，因為自己擔(dān)當(dāng)?shù)囊苍S是許多人的安全。</p><p>　　設(shè)計中也有很多找不到其他相關(guān)資料的部分，這就需要自己細(xì)加思考，往往設(shè)計會被一

33、些細(xì)節(jié)給停頓住，這時需要組員充分發(fā)揮自己的想象。設(shè)計本來就是一種無中生有的過程。在從無到有過程中體現(xiàn)了設(shè)計者的聰明才智。但是要設(shè)計本沒有的東西，困難往往很大。也許我們設(shè)計的并不是最好的，但是我們的確用心去設(shè)計和校核了。</p><p>　　團隊的合作需要組員有良好的協(xié)調(diào)能力。在有些方面組員之間會有一些意見分歧，大家共同討論，并且通過和別的團隊一起討論來克服設(shè)計中的種種困難。在這次的設(shè)計中，最大的收獲莫過于第一次用

34、CAD畫自己設(shè)計的圖。畫圖是一個單調(diào)的過程，但是在畫自己的圖時，卻充滿著樂趣，因為我們抱著極大的熱情去面對畫圖過程中不知道的困難，很多不熟悉的，通過課本，自己自學(xué)，同時溫習(xí)了自己已經(jīng)學(xué)過的，我相信，這次設(shè)計已經(jīng)讓我得到了長足的進步，但是設(shè)計仍然存在很多問題，不可能解決所有的問題。望老師批評改正。</p><p><b>　　課程設(shè)計總結(jié)</b></p><p>　　三

35、周的機械原理課程設(shè)計結(jié)束了，在這次實踐的過程中我以及團隊成員認(rèn)真負(fù)責(zé)，完成設(shè)計任務(wù)，期間首先分析輪對軸箱組成，然后對搜集地鐵車輛相關(guān)數(shù)據(jù)。查找軸以及軸承標(biāo)準(zhǔn)，通過計算分析，完成軸的校核計算以及軸承的壽命計算，基于此，我們對軸箱進行了分析研究，同時相比較各種鐵路車輛的軸箱定位裝置的優(yōu)缺點，選擇了轉(zhuǎn)臂式軸箱定位裝置。此裝置現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用的地鐵車輛之中。最后，對零部件進行了查找以及修改，優(yōu)化細(xì)節(jié)，保證設(shè)計更加合理。</p>&

36、lt;p>　　但是在設(shè)計中我們也遇到了很多問題。比如，在計算軸的扭矩時，由于沒有考慮到制動閘瓦和夾盤對制動盤得力，不可避免的在計算扭矩時夸大了。還有就是軸承壽命計算，有些參數(shù)選擇也不是很合理。</p><p>　　但是通過這次設(shè)計，我們了解了一個設(shè)計所要完成的步驟，相信在以后的設(shè)計中，我會設(shè)計的更好。</p><p><b>　　參考文獻</b></p&g

37、t;<p>　　《材料力學(xué)教程》 單祖輝 高等教育出版社</p><p>　　《互換性與技術(shù)測量》 韓進宏 機械工業(yè)出版社</p><p>　　《機械設(shè)計》 濮良貴 高等教育出版社</p><p>　　《動車組車輛構(gòu)造與設(shè)計》 商躍進 西南交通大學(xué)出版社</p><p>　　《機械設(shè)計課程設(shè)計》 陳秀寧 施高義 浙江

38、大學(xué)出版社</p><p>　　《地鐵車輛通用技術(shù)條件》（GB/T 7928—2003）標(biāo)準(zhǔn)解讀 馬沂文（北京地鐵運營有限公司，北京100044）</p><p>　　《動車組拖車輪對軸箱強度分析》論文 楊繼震 北京交通大學(xué)</p><p>　　《TB2395-1993機車車軸設(shè)計與強度計算方法》 中華人民共和國鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)</p&

39、gt;<p>　　《車軸型式與基本尺寸》 中華人民共和國鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　《TBT_2072_50鋼車軸技術(shù)條件》 中華人民共和國鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　《TB2705-1996車輛車軸設(shè)計與強度計算方法》 中華人民共和國鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　《畫法幾何及工程制圖》 朱輝 東華大學(xué) 第六版</p>