終級(jí)版基礎(chǔ)制動(dòng)裝置方案設(shè)計(jì)

Solidworks進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。105℃121℃，300℃，滿(mǎn)足要求。：懸掛式空軌基礎(chǔ)制 Suspendedrailway’soperationsafetydependsprimarilyonthebogie.Asakeycomponentofthebogie,bogiebrakerigging’sbrakingperformancedirectlydecidesthesafetyfortrain.Thisarticleisinthiscontext,makingareferencetotheforeignSuspendedrailwayandcertaintechnicalparameters,havingamorein-depthunderstandingofthebogieforSuspendedrailwayingeneral,andmasteringitsbasicparametersandtechnicalperformancetoacertaindegree.Combinedwiththeactualdevelopmentofthistechnologyinourcountry,thestudyconductedaselectionforbogies.Astothebogiebrakeriggingdesign,thispaper’sworkmainincluding:First,ensurethebrakediscmountingdimensionsandstructuraldesign.Mountingdimensions’identificationmajordeparturefromthegeneralparametersofthebogie,itswheelsandhubs,combinedwithbogielaldimensions,whilemakingreferencetoheavytrucksdriveshaftbearinginstallation,determinethevehicleaxlebearingmanner,aswellasthebrakediscmountingdimensionsandmethods,carryingoutstructuraldesignwith3DmodelingsoftwareSolidworks.Second,Brakediscstrengthandtemperaturefieldysis.Inthispaper,emergencybrakediscsstrengthysisprocessiscarriedoutbyprofessionalsimulationsoftwareANSYS;withwhichtheysisoftemperaturedistributioninemergencybrakingandservicebrakingprocesswerealsocarriedout.Throughstrengthysis,theumstressoccursduringbrakingintheboltholeis47Mpa,farbelowtherequiredstress300Mpa.Throughtemperaturefieldysisoftwoconditionsofservicebrakingandemergencybraking，simulatetheheatingprocessandregularofthebrakedisc,thehighesttemperaturesintwokindsofconditionswere105°Cand121°Cduringbraking,whicharebelowtheallowabletemperatureof300°C,meetingtherequirements.Throughtheimplementationofthesetwoaspectsofthework,thispaperfocusedonsolvingtheSuspendedrailwaybrakingriggingbasedonthesizeofinstallationandstrengthofdesign,andtheresultistomeettherequirements.Butlimitedtothetime,nootherkeycomponentsofsomeofthestrengthcheck,tobefurtheraddressed.：Suspended brake 第1章緒 研究的意 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及特 第2章總體與轉(zhuǎn)向架技術(shù)方 懸掛式空軌車(chē)輛的分 主要參 空軌車(chē)輛主要部件概 車(chē)輛總體及轉(zhuǎn)向架技術(shù)參 電機(jī)功率估 第3章基礎(chǔ)制動(dòng)裝置設(shè) 基礎(chǔ)制動(dòng)裝置方案設(shè) 車(chē)輛制動(dòng)力的計(jì) 主制動(dòng)器的設(shè) 空軌車(chē)輛驅(qū)動(dòng)半軸支承方案選 輪 空心 中心輪 制動(dòng) 制動(dòng)閘片的選 制動(dòng)卡鉗的選 第4章制動(dòng)盤(pán)的有限元分 ANSYS軟件介 制動(dòng)盤(pán)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分 制動(dòng)盤(pán)制動(dòng)過(guò)程的受力分 制動(dòng)盤(pán)的有限元分 制動(dòng)盤(pán)制動(dòng)過(guò)程的發(fā)熱分 摩擦熱力學(xué)相關(guān)理 瞬態(tài)熱分析模型的建立與單元?jiǎng)?瞬態(tài)熱分析條件假 熱流密度的確 對(duì)流系數(shù)的確 有限元瞬態(tài)熱分 結(jié) 致 參考文 附錄:實(shí) 1交通擁堵是民眾最擔(dān)憂(yōu)的問(wèn)題之一，這是國(guó)際大都市以及發(fā)展中國(guó)家大城25%~30對(duì)于中國(guó)的大型市區(qū)會(huì)引起越來(lái)越多的擔(dān)憂(yōu)。汽車(chē)數(shù)量的劇增就會(huì)帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題：越來(lái)越多的尾氣排放和交通擁堵。解決這個(gè)問(wèn)題的方法就是大力發(fā)展城市軌道交巨大的平臺(tái)和站，如果放在，需要巨大的努力和成本來(lái)大規(guī)模開(kāi)挖和建隧道，以地鐵為例每公里造價(jià)在35億且會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生巨大的影響考慮到這monorail）和懸掛式獨(dú)軌（suspendedmonorail）系統(tǒng)兩種。1901年最先出現(xiàn)在德國(guó)烏帕塔爾市，德國(guó)后又先后修建了特蒙德線(xiàn)、杜塞爾多夫線(xiàn)等新型空軌，在2003年，多特蒙德線(xiàn)又進(jìn)行了了擴(kuò)建1957年在上野動(dòng)物園修建了第一條懸掛式單軌鐵路，作為觀(guān)光交通工具。而后在1970年和1988年，又分別在湘南和千葉市開(kāi)通了 2011年，懸掛式空軌系統(tǒng)開(kāi)始引入國(guó)內(nèi)，截止2012年整個(gè)系統(tǒng)的率已達(dá)90%。估計(jì)到2014年，等城市都有可能會(huì)投入空軌交通系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)100余年歷史，德國(guó)多特蒙德及塞爾多夫線(xiàn)1.2~1.51/5，輕軌、低速1/2~1/3。23~52.4kW。6.5m65db占地少。對(duì)?。灰?yàn)樵撓到y(tǒng)采用集成化設(shè)計(jì)，只需一條軌道梁兼容性好。能夠很好地融入現(xiàn)有交通系統(tǒng)，成為一種交通能力的補(bǔ)22-1目前世界上主要運(yùn)用懸掛式單軌車(chē)輛的國(guó)家主要是德國(guó)和，且廣泛使用的（1）1988年3月28日開(kāi)通一號(hào)線(xiàn)（體育中 千城臺(tái)段，長(zhǎng)8.1千米（21991 假千葉段長(zhǎng)3.8千米（3）1995年8月1日開(kāi)通二號(hào)線(xiàn)（千葉 千葉段，長(zhǎng)1.5千米（4）1999年3月24日二號(hào)線(xiàn)延長(zhǎng)線(xiàn)開(kāi)通（千 15.221組列車(chē)。2-22-22-22-32-314800mm2580mm783048人。

2-444個(gè)彈性橡膠導(dǎo)向輪。1265kW，分別安裝采用電動(dòng)機(jī)與構(gòu)架非一體式的設(shè)計(jì)，相較于電機(jī)與構(gòu)架一體式的設(shè)計(jì)，這種設(shè)對(duì)于技術(shù)引進(jìn)也更容易。信號(hào)天線(xiàn)

2-51ATC信號(hào)的天線(xiàn)，數(shù)量2個(gè)。2-12-12軸轉(zhuǎn)向電動(dòng)客車(chē)2軸轉(zhuǎn)向電動(dòng)客車(chē)DC78人（3048人長(zhǎng)寬高寸2帶有差動(dòng)齒輪裝置1段直角驅(qū)動(dòng)方式，齒數(shù)比（C1000LA1000L/min三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，AC440V機(jī)80L/min,MELSIV-8000，直接是逆變器，容量Ni-CdCU774B制冷劑：無(wú)氟類(lèi)型（R407C）反射型鋁加熱器（座椅垂懸式嵌板加熱器）ATC2計(jì)算基本阻力，規(guī)定按v=10km/h基本阻力的運(yùn)算參考重慶式輕軌的基本阻力Re=[(13+0.0425v)G+0.22v2] R——基本阻力——速度（km/h——列車(chē)總重（tα——阻力系數(shù)。加速時(shí)取1.0，時(shí)取0.8

Re=[(13+0.0425×10)×55.24+0.22×102]×1=763.597q0——軸重

w0=Re/G=13.82Wq=28k/(q0+7) k1.6。Wq=28×1.6/（55.24/8+7）=3.22 υ——考慮車(chē)輛旋轉(zhuǎn)部件慣性的系數(shù)（a——起動(dòng)加速度F=9.81×55.24×[102×(1+0.1)P=F·VA/3.6 VA25km/h較合理。

Pm=P/n/η=486.36/8/0.95=63.99上述每臺(tái)牽引電機(jī)所需功率的計(jì)算是直接參照重慶式單軌列車(chē)的基本阻力計(jì)算的，考慮到懸掛式空軌車(chē)輛的橫截面比式的橫截面小，基本阻力也會(huì)65kW是合理的。3輕的作用，從而增加車(chē)內(nèi)乘客的舒適性。裝在空心軸上，同時(shí)，由于車(chē)輪是橡膠輪，也不能采用式安裝方式。1050mm/315/75/R22.5卡鉗選擇卡鉗，卡鉗具有體積小，易于安裝的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)檩p軌、地鐵等都是采用空氣作為制動(dòng)力的來(lái)源懸掛式空軌車(chē)輛也不例外為了能夠使用卡鉗，的彈簧力轉(zhuǎn)換成空-油壓和彈簧-油壓力的放大器（10倍。位的措施同時(shí)盡量減少油管接頭不管采用何種油管連接方式，輪。緩解時(shí)，制動(dòng)缸內(nèi)的壓力空氣在制動(dòng)控制系統(tǒng)的控制下排出，3-1

3-1度：3.5km/h/s（常用最大，緊急制動(dòng)平均度β=4.5km/h/s(即1.25m/s2)

為便于計(jì)算，假設(shè)車(chē)輛在緊急制動(dòng)過(guò)程中以恒定度，因?yàn)檐?chē)輛具備防F(1)G

γ——車(chē)轉(zhuǎn)系數(shù)，取G——列車(chē)總重，55.24F=1.08×55.24×1.25=74.57

Re——基本阻力（kgf；v——速度（km/hG——列車(chē)總重——阻力系數(shù)。加速時(shí)取1.0，時(shí)取0.8表3-4速度5基本阻力當(dāng)V=65km/h，Re=13.11kN，Φmax=13.11/74.57×100%=17.6%；（Φ為基本阻力與當(dāng)V=5km/h時(shí)，Re=5.86kN，Φc(bi)F/(G表3-5

坡度-0單位制動(dòng)力Br2kFN????R

RR1

???? 12(??3???3???? 1

4[13

] 因?yàn)閙<1,

<0.25,故

此處取平均半徑???????如表3-6表3-65????和表(3-6)數(shù)據(jù)帶入式（3-5）中，計(jì)算得到不同坡度i上各速度下的所需閘片壓表3-7坡度i=-5 3-85 閘片壓力 3-95i=-30上緊急制動(dòng)，所需閘片壓力比平道或上坡時(shí)都更大；三種工況V=65km/hi=-30，V=65km/h28.5kN以及卡鉗的選型等。而設(shè)計(jì)的最主要工作則集中在制動(dòng)盤(pán)和閘片的安裝尺寸和0.5t3-1所示。3-2這種設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)半軸的末端會(huì)承受車(chē)輪施加的彎矩，同時(shí)還要傳遞驅(qū)動(dòng)扭矩。55.24t73-33-33-4為雙輪的半軸支3-4公行駛時(shí)的縱多不確定道路因數(shù)，較小，可以不使用斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)，3-5

3-5已經(jīng)確定空軌車(chē)輛采用整體梁式全浮半軸支承結(jié)構(gòu)，由此開(kāi)始具體的設(shè)計(jì)。由懸掛式空軌車(chē)輛總體參數(shù)知，轉(zhuǎn)向架走行輪采用的輪胎和輪轂的規(guī)格為：1050mm/315/75/R22.5。即輪胎最大的直徑是1050mm，寬度為315mm75%（扁平率=輪胎斷面高度／輪胎寬度22.5英寸，也即是25.4=571.5mm。由此可以選擇輪轂型號(hào)，采用大型卡車(chē)普遍采用的輪轂571.5×216solidworks繪圖軟件，輪轂由上述數(shù)據(jù)以旋轉(zhuǎn)特征方式生成，然30mm。3-6

3-732020,320223-1。 型號(hào)32020軸 型號(hào)32022軸3-83202032022和190mm3-9、3-10。3-93-10

3-11輪轂內(nèi)法蘭上，中心輪轂內(nèi)部與套在空心軸上的圓錐滾子軸承配合，配合公差為70mm，在下面會(huì)有說(shuō)明。3-123-133-14所示。3-143-1522.5英寸輪轂的要求，更具參考價(jià)值。布雷博作為一家世界知名汽車(chē)制動(dòng)器生產(chǎn)商，是高性能汽車(chē)和摩托車(chē)以及找到了一張20英寸輪轂的參考尺寸。如圖3-16。3-16參考32mm65mm。制動(dòng)卡鉗距離中心線(xiàn)距231mm140mm。其背面距離制動(dòng)盤(pán)圓周面距離為（231*2-420）/2=21mm20英寸，制動(dòng)卡鉗背面距離23mm3-17。

3-173-222.5202.5英寸，即63.5mm。所以制動(dòng)盤(pán)直徑可以適當(dāng)增大，但是又不要使制動(dòng)卡鉗與輪轂有，參考表中數(shù)據(jù)，卡鉗背面與輪輞距23mm，以及卡鉗背面與制動(dòng)盤(pán)圓周面的距離21mm484mm。121mm，即螺孔所在（φ=16mmR2分別為制動(dòng)盤(pán)摩擦面大小徑）一般不小于0.65，取盡可能大的摩擦面徑向?qū)挾龋纱擞?jì)算出制動(dòng)盤(pán)最大外徑D=432mm<484mm，即制動(dòng)盤(pán)徑向?qū)挾葹?5mm,對(duì)于制3-中心孔徑 3-183-183-193-203-21。3-19圖3-20制動(dòng)盤(pán)正三維3-21設(shè)計(jì)強(qiáng)度不夠，故在制動(dòng)盤(pán)軸向（與凸向，每?jī)蓚€(gè)散熱肋板用一個(gè)半圓凸臺(tái)3-22。3-223-233-23HT300灰口鑄鐵，國(guó)外很多輕軌車(chē)輛上已經(jīng)開(kāi)始采用鋁合金制動(dòng)盤(pán)，如德國(guó)Knorr公司制造的輕軌車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)較高，在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有很好的推廣。為更好的適應(yīng)國(guó)況，包括維修方便程度、HT300。HT3001.3e5Mpa，7.3e-9t/mm3,0.25在Knorr，軌道交通系統(tǒng)里查詢(xún)有關(guān)制動(dòng)盤(pán)的資料，他們也給出了不3-24。3-243-253-25Knorr3-26所示。3-263-27Knorr的閘片，對(duì)3-273.228.5kN。制動(dòng)卡鉗的選擇，對(duì)于空軌車(chē)輛來(lái)說(shuō)，由于轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)非常緊湊，首要考首先參考汽車(chē)用制動(dòng)卡汽車(chē)用制動(dòng)卡鉗最著名的是布雷博品牌，它以高性能、高可靠性著稱(chēng)。但3-28XTS3-28其制動(dòng)性能如何？專(zhuān)業(yè)汽車(chē)評(píng)測(cè)《汽車(chē)之家》對(duì)凱迪拉克XTS進(jìn)行XTS1840kg60kg1900kg。245/45R19592.85mm。3-29100km/h~0的制動(dòng)性能3-29凱迪拉克汽車(chē)制動(dòng)性能由知速度從100km/h~0過(guò)程中平均度β基本保持在-1.1g左右，即β=-10.8m/s2。以此度作為平均度。 第二定律知mA——加速度，m/s2

（3-R6:4

（3-F前=0.6×（1900×10.8×0.296/0.16）/2=31.63531kNKnorr品牌圖3-30型號(hào)HF2A15制動(dòng)卡60kN單制動(dòng)循環(huán)回從上面所述性能參數(shù)可看出，型號(hào)HF2A15制動(dòng)卡鉗制動(dòng)力大，重量輕，比較布雷博品牌制動(dòng)卡鉗和Knorr的制動(dòng)卡鉗。前者主要致力于汽車(chē)HF2A15制動(dòng)鉗更合適,140mm21mm3-314ANSYS進(jìn)行。制動(dòng)盤(pán)模型的建立使用SolidworksANSYSANSYS軟件是融結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁、聲學(xué)與一體的大型通用有限元分車(chē)交通、工等工業(yè)及科學(xué)研究?？蛇\(yùn)行于大多數(shù)計(jì)算機(jī)和操作系統(tǒng)，從PC1ANSYS軟件中也可以由CAD接口導(dǎo)入模型。2另外，在求解的子模塊又包含以下模塊：結(jié)構(gòu)靜力分析、機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析、機(jī)構(gòu)非線(xiàn)性分析、動(dòng)力學(xué)分析、熱分析、電磁場(chǎng)分析、流體動(dòng)力學(xué)分析、聲場(chǎng)分析、壓電分析。34-1所示。4-1ansyssolid923Dsurface154單元供創(chuàng)建表面效應(yīng)單元2materialmodelHT300的4-1。4-1HT300 彈性模（GPa）泊松比密度（g.cm-3） 存為.SAT、.x_t格式。因?yàn)閷?dǎo)后的模型是三維邊線(xiàn)框，在模型導(dǎo)入后注意將其改為4、網(wǎng)格劃分。Ansysmeshing工具，可人工控制網(wǎng)格劃分的形狀大小，4-2。

fin4-24-3。4-31，表示沿法2、34-40即可。4-5。4-56、查看結(jié)果。點(diǎn)擊主菜單generalpostproc進(jìn)入該后處理模塊，查看感的結(jié)4-64-7從圖4-5可得知，制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)盤(pán)的最大應(yīng)力出現(xiàn)在螺栓孔邊緣處，其值為47MPaHT300300MPa。一方面是由于沒(méi)有倒角的原因，另外4-7知，最大形變發(fā)生在制動(dòng)盤(pán)邊緣，由于正盤(pán)型制動(dòng)屬于粘著制動(dòng)，車(chē)輛在制動(dòng)過(guò)程中，閘片與制動(dòng)盤(pán)的劇烈摩擦?xí)?0%10%q(t)QKA(t1t2

QtqAF(T4T4

qε0~1A11F1212T22Σ——史蒂芬-5.67×10-8W/(m2K)4 qh(TSTBh——對(duì)流換熱系數(shù)；TS

thermal4-2。4-2HT300比熱容導(dǎo)熱系數(shù)密度4-8所示。4-8180制動(dòng)盤(pán)有限元模型的劃分采用solid70和表面效應(yīng)單元surface152。surface152surface1524-94-10是網(wǎng)格劃分后的有限4-94-10也不會(huì)成規(guī)律變化，所以有必要對(duì)制動(dòng)過(guò)程制動(dòng)盤(pán)進(jìn)行理想化處理。1、車(chē)輛以勻降速；2、摩擦面受到的載荷是均勻的；3、盤(pán)體和閘片的材料特性穩(wěn)定不變，即比熱、密度和導(dǎo)熱率；4、由于熱輻射是非線(xiàn)性的計(jì)算，且以往資料知道，輻射0Q(t)Wm(v2v2)/0式中，m——每個(gè)的承重

Q(t)90%W/

Q(t)t

q(t)0.9ma(v02

式中，A——AR2R2，R1、R2 a——平均度，緊急制動(dòng)取1.25m/s2，常用制動(dòng)取0.972m/s2；緊急制動(dòng)

=44200-31000t常用制動(dòng)

=44200-23800th0.037(uL/)08Pr1/3/

Prua6.14×10-614.8×10-6m2/s。

CTKT

surf152表面效應(yīng)單元上，對(duì)制動(dòng)盤(pán)體中除摩擦面外的所有面，對(duì)流系數(shù)施加在模型的實(shí)體表面上。14.41（環(huán)境20制動(dòng)工況下的熱流密度和對(duì)流換熱系數(shù)按照上述方式以一維函數(shù)的方式加載到對(duì)4-1所示。4-114-12制動(dòng)盤(pán)溫度場(chǎng)分布4-12994-13制動(dòng)盤(pán)溫度場(chǎng)分布4-13溫度分布可看出，最高溫度（紅色）呈波浪式分布，溫度趨向于肋板4-164-17所示。圖4- 4-15t=6s圖4- 圖4- 從t=3s~t=14s制動(dòng)盤(pán)溫度場(chǎng)分布可知，在制動(dòng)開(kāi)始的一段時(shí)間（0~10s）制動(dòng)盤(pán)4-18所示。4-1818.5s1s，以一維函數(shù)4-19。4-194-194-20所示。4-204-20,各個(gè)時(shí)間點(diǎn)制動(dòng)盤(pán)溫度場(chǎng)分布變化可知，制動(dòng)盤(pán)摩擦表面的溫度始終耗散作用。制動(dòng)盤(pán)整體溫度先上升，在t=10s121℃。此階段溫度上升原10s4-22。4-214-224-22t0~14s14s~18.5s120300SUV20~21英寸輪轂所配備制動(dòng)盤(pán)的尺寸，并擇了knorr制動(dòng)卡鉗，遺憾的是無(wú)法得到該卡鉗安裝尺寸，而作為一次方案設(shè)（3）3D建模。根據(jù)得出的尺寸，重點(diǎn)對(duì)制動(dòng)盤(pán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并制定了兩三維建模軟件solidworks把設(shè)計(jì)三維表現(xiàn)出來(lái)。感謝畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師王伯銘，他學(xué)識(shí)淵博、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)。在我畢業(yè)設(shè)感謝機(jī)車(chē)車(chē)輛系學(xué)長(zhǎng)：張德乾、曹凱、李天一。三位學(xué)長(zhǎng)在我做畢業(yè)設(shè)長(zhǎng)也幫助指導(dǎo)設(shè)計(jì)思路，讓自己在的狀態(tài)中找到一條可靠的方法。感謝我的。在平時(shí)的相互交流中，自己的知識(shí)得到了拓展，學(xué)習(xí)到其它課題項(xiàng)目里的一些東西，啟發(fā)了我的設(shè)計(jì)思路。另外，要謝謝對(duì)自己在軟件學(xué)習(xí)上的幫助，的幫助讓自己節(jié)省了很多的時(shí)間。感謝我的家人，我的堅(jiān)強(qiáng)后盾。是的理解與支持，讓我能夠安心的學(xué)習(xí)，王伯銘.城市軌道交通車(chē)輛工程.西南交通大學(xué)王月明.動(dòng)車(chē)組制動(dòng)技術(shù).中國(guó)鐵道鮑維千.輕軌車(chē)輛的車(chē)體及轉(zhuǎn)向架.城市軌道交通12,2.國(guó)產(chǎn)低地板輕軌車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)方案.池耀田.輕軌車(chē)輛的制動(dòng)系統(tǒng).徐飛.市軌道交通一號(hào)線(xiàn)一期工程車(chē)輛.電力機(jī)車(chē)與城軌車(chē)輛.2004，27（3：18~20李勇.市鐵道南北線(xiàn)一期工程車(chē)的選型..趙可．SS4改進(jìn)型電力機(jī)車(chē)轉(zhuǎn)向架構(gòu)架仿真分析及局部結(jié)構(gòu)優(yōu)化．機(jī)車(chē)車(chē)輛工藝,2007,4應(yīng)之丁,張萼輝,姜敏.低地板輕軌車(chē)輛制動(dòng)技術(shù)分析.城市軌道交通研究李潤(rùn)林．輕軌車(chē)與磁軌制動(dòng)系統(tǒng)［Ｄ］．：交通大學(xué)肖維遠(yuǎn)．160km/h快速貨車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)方案的研究．交通大學(xué)．徐金國(guó)．快速貨車(chē)轉(zhuǎn)向架關(guān)鍵技術(shù)研究．西南交通大學(xué)．002,40（228~292002,