华东交通大学车辆工程专业经典教学课件火车车体.pptVIP

第5章 车体结构与车内装备;5.1 概述;车体结构组成;车体的一般结构1—缓冲梁(端梁)　2—枕梁　3—小横梁　4—大横梁　5—中梁6—倒梁　7—门柱　8—侧立柱　9—上侧梁　10—角柱11—车顶弯梁　12—顶端弯梁　13—端立柱　14—端斜撑;车体要求; 城市轨道车辆的车体与一般铁路客车车体有许多相同之处，但由于其特殊的用途，又具有其自身的特征： 在车内的平面布置上有其特征，如座位少、车门数量多且开度大，内部服务乘客的设备较为简单等； 重量的限制较为严格，要求轴重小，以降低线路的工程投资； 为使车体轻量化，对于车体承载结构一般采用大型中空截面挤压铝型材，或高强度复合材料，或不锈钢。对车体其它辅助设施也尽量采用轻型化材料； 对车体的防火性能要求高，在车体的结构及选材上均采用防火设计和阻燃处理； 车辆的隔音和减噪有严格??求，以最大限度地降低噪音对乘客和沿线居民的影响； 车辆外观造型和色彩具有美化和与城市景观相协调的要求。;车体结构类型;车体材料的选择不但影响车体的强度和刚度，直接关系车辆运行的安全性和乘客的舒适性，而且关系到车辆的载客能力和能耗大小，也关系到车辆检修工作费用和使用寿命，并影响车辆采购费和运营维修费的高低。 因此，选择地铁车辆车体材料时，不但要考虑车辆采购价格，还要考虑车辆长期运行时的运营和维修费用。;按承载方式分，可以分为 底架承载 侧墙承载：底架和侧墙共同承载 整体承载：底架、侧墙、车顶都参与承载，这样能充分发挥所有承载零部件的承载作用，有效地减轻车体重量。;按结构形式分 板梁组合结构 大型中空型材结构; 从板与梁、梁与梁之间的结合方式来分，有 焊接 铆接 螺栓（钉）连结 混合连接结构。 我国和日本大多数采用焊接结构。焊接—铆接或焊接、螺栓（钉）连接在欧洲应用较多。;按车体组合方式分，可以分为 一体化设计 模块化设计。 如广州地铁一号线车辆采用的是一体化设计，而二号线采用的则是模块化设计。;5.2 高耐候结构钢车体;;介绍一种城市轨道车辆耐候钢车体结构;底架;侧墙;车顶;端墙;;5.3 不锈钢车体;;由于国内目前还没有适合不锈钢轨道车辆生产的钢材，因此，用于制造车体的不锈钢材料主要采用日本的奥氏体不锈钢材料。 不锈钢车体常用的材料牌号为SUS 301和SUS 304奥氏体不锈钢。 ;SUS 304用于车厢内部的配件和不要求高强度的部件，对于车体框架和其它结构件，则采用较高强度的SUS 301不锈钢。 SUS 301系不锈钢冷轧加工后能提高抗拉强度，而且压制加工性好。其抗拉强度由低到高分为LT、DLT、ST 、MT、HT等5个等级。;目前不锈钢车体主要有5种类型。（见下表） 其中第4种是最常见的车体结构模式。在这种车体结构中，底架的枕梁、牵引梁、缓冲梁，以及悬挂重物的横梁等部件采用低合金高强度钢。这是由于低合金高强度钢有优良的焊接性能和很好的抗疲劳极限。其余的部件均为高抗拉强度不锈钢。;不锈钢车体典型断面及各部用材：;;由于不锈钢导热系数低，热膨胀率大，为了减少变形，不降低板材强度，应尽量采用点焊、避免使用电弧焊。 由于不锈钢的纵向弹性模量只有钢的85％，因而不锈钢车体要比同样结构的耐候钢车体刚度要低。因而在设计不锈钢车体时应注意提高其刚度。 由于不锈钢车一般不涂漆，但为了提高其装饰性，往往在板材上制出花纹。 为降低其制造成本，在不易腐蚀的部位，如牵引梁、枕梁、侧门立柱的下部等，可采用普通钢板代替。;一、铝合金材料特性 质轻且软：铝的密度为2.71g/cm2，约为钢密度的1/3，杨氏模量也约为钢的1/3。。 强度较好：纯铝的抗拉强度约为80MPa，是低碳钢的1/5。但铝经轧制等加工后会产生加工硬化现象，强度可以大大增强。另外。如在铝中加入合金元素，例如锰、硅，铜、镁、锌等，又可大幅度提高强度。如7N01铝合金的抗拉强度为370 MPa，和低碳钢相同。 耐蚀性能好：铝合金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，所以耐蚀性能好。 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。利用铝材良好的塑性，制作空心型材，不仅刚度可以与钢制车一样，且重量可以大为减轻。 ;车辆常用铝合金材料的特性及用途;二、铝合金材料车体的特点 能大幅度降低车辆自重，在车辆长度相同的条件下，与碳素钢车体相比，铝合金车体的自重降低大约30％～35％，强度质量比约为碳素钢车体的2倍。 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，可降低振动，减少噪声。 采用大型中空挤压型材制造的板块式结构，可减少连接件的数量和质量。 运用大型中空挤压型材可进行减振、隔热、防火设计。;三、铝合金车体结构形式;5.5 车体的模块化结构;模块化车体组成 1—车顶模块　2—螺栓