1、项目3 1城轨交通车辆转向架3.13.23.3转向架基础知识构架、轮对与轴承轴箱装置 弹簧减振装置3.4 牵引和驱动装置3.5 典型转向架 3.1 转向架基础知识 转向架位于车体和钢轨之间，承受垂向载荷，引导车辆沿轨道运行；为使车辆能顺利通过曲线，在车辆车体与转向架之间配有心盘回转装置。城轨车辆两端各安装一台两轴转向架，其性能直接影响城轨车辆的运行品质和行车安全。3.1 转向架基础知识转向架的基本作用如下：（1）增加车辆的载重、长度和容积，提高列车的运行速度。（2）保证在正常运行条件下，车体可靠坐落在转向架上，通过轴承装置使车轮沿着钢轨的滚动转化为车体沿线路的平动运行。（3）支承车体，承受、传
2、递车体与轮对、钢轨与车体之间的载荷及作用力，使轴重均匀分配。（4）适应轮轨接触状态的变化，充分利用轮轨之间的黏着传递牵引力和制动力。（5）保证车辆安全运行，能灵活地沿钢轨运行，并顺利通过曲线。3.1.1 转向架的作用和组成 1.转向架的基本作用3.1 转向架基础知识（6）空气弹簧悬挂装置可根据客流的变化调整刚度，保证车辆客室地板面高度与站台高度一致，方便乘客上下车。（7）弹簧减振装置使转向架具有良好的减振性能，以缓和车辆与线路之间的作用，减小振动和冲击，提高城轨车辆运行的平稳性和安全性。（8）动力转向架上还有便于安装牵引电机、传动装置的结构。（9）转向架是车辆的一个独立部件。在转向架与车体之间
3、的连接件要少，结构应简单，应方便装拆，便于转向架独立制造和维修。3.1.1 转向架的作用和组成 1.转向架的基本作用3.1 转向架基础知识城轨车辆普遍采用二轴构架式转向架，采用无摇枕结构。一般均具有以下主要特点：一系悬挂主要有金属螺旋弹簧、“人”字形（或称“八”字形）和锥形金属橡胶弹簧结构，二系悬挂主要由空气囊加橡胶金属叠层弹簧构成。3.1.1 转向架的作用和组成 2.转向架的组成3.1 转向架基础知识转向架的基本组成如下：（1）轮对与轴箱装置。轮对直接向钢轨传递重量，通过轮轨之间的黏着产生牵引力和制动力，并通过车轮的回转实现车辆在钢轨上的运行（平移）。（2）弹性悬挂装置。为减少线路不平顺和轮
4、对运动对车体产生的各种动态的影响，转向架在轮对与构架或构架与车体（摇枕）之间，设有弹性悬挂装置。前者称为轴箱悬挂装置，后者称为摇枕（或中央）悬挂装置，也即一系悬挂装置和二系悬挂装置。3.1.1 转向架的作用和组成 2.转向架的组成3.1 转向架基础知识（3）构架。构架是转向架的基础，主要包括侧梁、横梁、案卷及其他零部件的安装或悬挂座，构架将转向架的各个零部件组成统一整体。（4）制动装置。转向架制动装置指的是基础制动装置，主要包括制动缸、放大系统、制动闸片和制动盘。3.1.1 转向架的作用和组成 2.转向架的组成3.1 转向架基础知识（5）驱动装置。驱动装置安装在动车转向架上，包括牵引电机、车轴
5、齿轮箱、联轴节或万向轮、各种悬吊机构。（6）转向架中心牵引装置。转向架中心牵引装置由中心销系统和牵引拉杆组成，包括中心销、牵引拉杆系统。3.1.1 转向架的作用和组成 2.转向架的组成3.1 转向架基础知识（1）保证最佳的黏着条件，轴重转移应尽量少，轮轨间不产生黏-滑振动。（2）保证良好的力学性能，减少轮轨间的动作用力，减少轮轨间的应力和磨耗。（3）重量轻且工艺简单，以减轻自重，且制造和修理工艺应简单容易。（4）具备良好的可接近性，便于检修。（5）零部件标准化和统一化。3.1.2 转向架的主要技术要求和设计原则 1.转向架的主要技术要求 3.1 转向架基础知识（1）应采用高柔性空气弹簧悬挂系统
6、，以获得良好的振动性能。（2）采用高强度、轻量化的转向架结构，以降低轮轨间的动力作用。（3）采用有效抑制蛇行运动的措施，提高转向架的动力学性能。（4）采用复合制动模式，除采用空气制动装置外，还可考虑采用黏着和非黏着制动方式。3.1.2 转向架的主要技术要求和设计原则 2.转向架的设计原则 3.1 转向架基础知识由于性能、结构、参数、材料、工艺等的不同，转向架有各种不同的类型。各类转向架的主要区别表现在轴数、轴重、轴箱定位方式、弹性减振装置形式、载荷传递方式等方面。3.1.3 转向架的种类 3.1 转向架基础知识按车辆的轴数分，有2轴、3轴和多轴转向架。城轨车辆一般是2轴转向架，也有采用单轮对的
7、转向架。轨道交通车辆按轴重分，有B、C、D、E、F轴转向架，城轨车辆一般选用B、C、D轴转向架。3.1.3 转向架的种类 1.按轴数和轴重分类 3.1 转向架基础知识（1）拉板式轴箱定位的转向架3.1.3 转向架的种类 2.按轴箱的定位方式分类（2）拉杆式定位的转向架图3-1 拉板式轴箱和拉杆式定位的转向架3.1 转向架基础知识（3）转臂式定位的转向架3.1.3 转向架的种类 2.按轴箱的定位方式分类（4）层叠式橡胶弹簧定位的转架图3-2 转臂式定位和层叠式橡胶弹簧定位转向架3.1 转向架基础知识3.1.3 转向架的种类 2.按轴箱的定位方式分类（5）干摩擦导柱式定位的转向架。干摩擦导柱式定位
8、利用安装在构架上的导柱及坐落在轴箱弹簧托盘上的支持环之间的磨耗套产生摩擦而实现定位。3.1 转向架基础知识3.1.3 转向架的种类 3.按弹簧装置的悬挂方式分类（1）一系弹簧悬挂的转向架（2）二系弹簧悬挂的转向架图3-3 弹簧悬挂方式不同的转向架3.1 转向架基础知识3.1.3 转向架的种类 4.按摇枕弹簧的横向跨距分类（1）内侧悬挂的转向架（2）外侧悬挂的转向架图3-4 摇枕弹簧横向跨距不同的转向架（3）中央悬挂的转向架3.1 转向架基础知识3.1.3 转向架的种类 5.按与车体之间的载荷传递方式分类（1）心盘集中承载的转向架（2）非心盘承载的转向架图3-5 与车体之间的载荷传递方式不同的转
9、向架（3）心盘部分承载的转向架3.1 转向架基础知识3.1.3 转向架的种类 6.按车辆车体与转向架之间的连接方式分类按车辆车体与转向架之间连接方式的不同，可将转向架分为 有心盘（或有牵引销）转向架 无心盘（或无牵引销）转向架 铰接式转向架（雅克比转向架）3.1 转向架基础知识典型案例1.上海地铁第一类转向架图3-6 上海地铁第一类转向架3.1 转向架基础知识 典型案例2.上海地铁第二类转向架图3-7 上海地铁第二类转向架3.1 转向架基础知识 典型案例3.上海地铁第三类转向架图3-8 上海地铁第三类转向架3.2 构架、轮对与轴承轴箱装置3.2.1 构架 1.构架基础知识 构架是转向架的骨架，
10、用于安装转向架上的各类部件并传递各种作用力。图3-9为北京地铁10号线车辆拖车用转向架构架。由图可知，构架主要由左、右侧梁，一根或几根横梁及前后端梁组焊而成。构架上还设有空气弹簧座、中心座安装座、轴箱吊框、电机安装座、齿轮箱吊座、制动吊座、牵引拉杆安装座、高度控制阀座、抗侧滚扭杆座、减振器座、止挡等，用于安装相关设备。3.2 构架、轮对与轴承轴箱装置图3-9 北京地铁10号线车辆拖车用转向架构架3.2 构架、轮对与轴承轴箱装置3.2.1 构架 2.构架的分类按制造工艺，构架分为铸钢和焊接构架两种形式，城轨车辆一般采用焊接构架。一般焊接构架的梁为中空箱形，重量轻，节省材料，又能满足强度和刚度的要
11、求，应用比较广泛。如图3-10所示，构架按结构形式有开口式、封闭式，或形、“日”字形、“目”字形等，主要根据横梁的数目与位置而定。其中，开口式、形、“日”字形形式最常见。3.2 构架、轮对与轴承轴箱装置图3-10 构架 1轴箱吊框；2空气弹簧座；3侧梁；4齿轮箱吊座；5横梁；6电机安装座3.2 构架、轮对与轴承轴箱装置3.2.2 轮对与轴承轴箱装置 1.轮对轮对结构如图3-11所示。轮对由一根车轴和两个同型号车轮通过过盈配合组装而成，采用冷压（或热套）工艺进行组装，车轮与车轴牢固地结合在一起，不允许有松脱现象。轮对的作用是引导车辆沿钢轨运动，同时还承受着车辆与钢轨之间的载荷。3.2 构架、轮对
12、与轴承轴箱装置图3-11 轮对结构 1车轮；2车轴3.2 构架、轮对与轴承轴箱装置3.2.2 轮对与轴承轴箱装置 1.轮对图3-12和图3-13分别为城轨车辆拖车车轴和动车车轴的结构，它们的主要区别是动车车轴配有齿轮箱与齿轮座。（1）车轴3.2 构架、轮对与轴承轴箱装置图3-13 城轨车辆动车车轴的结构 1轴颈；2防尘板座；3齿轮座；4轮座；5轴身 图3-12 城轨车辆拖车车轴的结构 1轴颈；2防尘板座；3轮座；4轴身3.2 构架、轮对与轴承轴箱装置3.2.2 轮对与轴承轴箱装置 1.轮对车轮按结构、材质、踏面形状、车辆制造工艺等分为不同的类型。（2）车轮3.2 构架、轮对与轴承轴箱装置3.2
13、.2 轮对与轴承轴箱装置 1.轮对车轮按结构的不同分为整体轮和轮箍轮，如图3-14（a）和图3-14(b)所示。整体轮按其材质可分为辗钢轮、铸钢轮等。轮箍轮又可分铸钢辐板轮心、辗钢辐板轮心以及铸钢辐条轮心的车轮。车轮按材质的不同分为弹性车轮和非弹性车轮。其中，弹性车轮如图3-14(c)所示。地铁、轻轨车辆及高速列车车辆也有使用弹性车轮的。（2）车轮3.2 构架、轮对与轴承轴箱装置图3-14 车轮(a)整体轮 (b)轮箍轮 (c)弹性车轮 1踏面；2轮缘；3轮辋；4辐板；5轮毂；6轮箍3.2 构架、轮对与轴承轴箱装置3.2.2 轮对与轴承轴箱装置 1.轮对车轮按踏面形状的不同可分为锥形踏面、磨耗
14、型踏面和高磨耗型踏面。目前，城轨车辆普遍采用磨耗型踏面。车轮踏面的形状是轮对中一项重要的内容。车轮与钢轨的接触面称为踏面。如图3-15所示。（2）车轮3.2 构架、轮对与轴承轴箱装置图3-15 车轮轮缘踏面外形(a)锥形踏面 (b)磨耗型踏面3.2 构架、轮对与轴承轴箱装置3.2.2 轮对与轴承轴箱装置 1.轮对车轮轮缘踏面采取磨耗型轮廓的原因如下：便于通过曲线。自动调中。能顺利通过道岔，防止车轮脱轨。如图3-16所示。踏面磨耗比较均匀。（2）车轮3.2 构架、轮对与轴承轴箱装置图3-16 顺利通过曲线3.2 构架、轮对与轴承轴箱装置3.2.2 轮对与轴承轴箱装置 1.轮对车轮按车辆制造工艺的
15、不同分为整体辗钢轮、铸钢轮和新型铸钢轮。目前，我国城轨车辆普遍采用整体辗钢轮。新型铸钢轮采用电弧炉炼钢、石墨铸钢、雨淋式浇铸工艺。（2）车轮3.2 构架、轮对与轴承轴箱装置3.2.2 轮对与轴承轴箱装置 2.轴承轴箱装置轴承轴箱装置是实现轮对与构架相互连接、相互运动的关键部件，起着承上启下的作用，是连接轮对与构架的活动关节，可传递牵引力、横向力和垂向力，实现轮对与构架间的垂向运动和横向运动。3.2 构架、轮对与轴承轴箱装置3.2.2 轮对与轴承轴箱装置 2.轴承轴箱装置轴承轴箱装置的组成。轴承与轴箱的组合体称为轴承轴箱装置，城轨车辆的轴箱装置由轴箱和轮对轴承组成，轴箱由轴箱体、防尘挡板、轴箱盖
16、、轴端压板、防尘挡圈、密封等部件组成。轴承轴箱的分类。我国轨道交通车辆转向架的轴承主要有滑动轴承和滚动轴承，滑动轴承已被淘汰，目前采用滚动轴承。滚动轴承的轴箱根据安装设备的不同而命名。（1）轴箱装置的基础知识3.2 构架、轮对与轴承轴箱装置图3-17 装ATP测速电机的轴箱3.2 构架、轮对与轴承轴箱装置3.2.2 轮对与轴承轴箱装置 2.轴承轴箱装置轴承轴箱装置的作用。轴承轴箱装置将轮对和构架联系在一起，使轮对沿钢轨的滚动转化为车体沿轨道的直线运动，并把车辆的重量以及各种载荷传递给轮对。（1）轴箱装置的基础知识3.2 构架、轮对与轴承轴箱装置3.2.2 轮对与轴承轴箱装置 2.轴承轴箱装置滚
17、动轴承按滚动体形状分类主要有圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、球面滚动轴承等形式，一般城轨车辆都采用圆柱滚子轴承或圆锥滚子轴承。滚动轴承根据轴承结构的特点，又可分为整体式轴承和分体式轴承。进口轴箱轴承的主要品牌为SKF和FAG，我国大连瓦房店、北京南口等轴承厂生产的轴承也在我国铁路上广泛使用。（2）城轨车辆滚动轴承的形式3.2 构架、轮对与轴承轴箱装置图3-18 两种类别的滚动轴承 1、11外圈；2滚子；3、13内圈；4保持架；5中隔圈；6、9密封；7车轴；8防尘板座；10滚柱；12轴箱；14内圈压板；15轴箱盖3.2 构架、轮对与轴承轴箱装置3.2.2 轮对与轴承轴箱装置 2.轴承轴箱装置圆柱滚子
18、轴承。圆柱滚子轴承的滚子是圆柱形的，一般属于双列分体式轴承，采用聚合物保持架，并用迷宫环对润滑脂进行非接触式密封。轴承滚子既能承受径向力，又能承受轴向力。圆锥滚子轴承。圆锥滚子轴承目前运用比较广泛。TBU采用圆锥滚子，一般为整体式轴承，也采用聚合物保持架，其主要轴向载荷由滚道承受（20%30%的载荷由挡边承受）。（2）城轨车辆滚动轴承的形式3.2 构架、轮对与轴承轴箱装置3.2.2 轮对与轴承轴箱装置 2.轴承轴箱装置我国城轨车辆上采用的滚动轴承装置按密封形式的不同可分为橡胶油封式轴箱装置和金属迷宫式轴箱装置。（3）滚动轴承轴箱的密封形式3.2 构架、轮对与轴承轴箱装置图3-19 橡胶油封式轴
19、箱装置(a)橡胶油封式轴箱 (b)轴箱体1车轴；2防尘挡圈；3油封；4前盖；5、6轴承；7压板；8防松片；9螺栓；10后盖；11轴箱体；12轴箱筒；13轴箱耳；14弹簧托盘（3）滚动轴承轴箱的密封形式橡胶油封式轴箱装置。3.2 构架、轮对与轴承轴箱装置图3-20 金属迷宫式轴箱装置1防尘挡圈；2轴箱体；3圆柱滚子轴承；4轴温报警器安装孔；5密封圈；6轴箱前盖；7压板；8压板螺栓；9防松片（3）滚动轴承轴箱的密封形式金属迷宫式轴箱装置3.2 构架、轮对与轴承轴箱装置3.2.2 轮对与轴承轴箱装置 2.轴承轴箱装置（4）轴箱的定位方式转臂式定位。“八”字形橡胶堆轴箱定位。层叠圆锥橡胶轴箱定位。3.
20、2 构架、轮对与轴承轴箱装置转臂式定位。图3-21 转臂式轴箱定位结构 1定位转臂（包括弹簧座）；2轴箱；3底部压板；4垂向减振器；5止挡管；6转臂凸台；7弹簧套；8螺旋弹簧；9锥形套；10柱形橡胶套；11锥形销轴3.2 构架、轮对与轴承轴箱装置“八”字形橡胶堆轴箱定位。图3-22 “八”字形橡胶堆轴箱定位装置3.2 构架、轮对与轴承轴箱装置图3-23 “八”字形橡胶堆（块）“八”字形橡胶堆轴箱定位。3.2 构架、轮对与轴承轴箱装置图3-24 层叠圆锥橡胶轴箱定位结构层叠圆锥橡胶轴箱定位。3.2 构架、轮对与轴承轴箱装置 典型案例1.构架图3-25 北京地铁10号线车辆转向架动车构架3.2 构
21、架、轮对与轴承轴箱装置 典型案例2.车轴和车轮图3-26 西安地铁车辆转向架车轮和车轴实物图3.2 构架、轮对与轴承轴箱装置 典型案例3.轴箱定位装置 图3-27 某地铁车辆转向架的轴箱定位装置3.3 弹簧减振装置车辆在线路上运行时，线路的不平顺、轨隙、道岔、轨面的缺陷和磨耗、车轮踏面的斜度、擦伤和轮轴的偏心等将会引起复杂的振动和冲击。为了提高运行的平稳性，提高乘客的舒适度，应设置弹簧减振装置以改善运行品质。3.3 弹簧减振装置3.3.1 弹簧减振装置概述 1.弹簧减振装置的作用弹簧减振装置也称弹性悬挂装置，包括弹性元件和减振器。弹簧减振装置的作用：一是使载荷比较均衡地传递给轮对，并使车辆在静
22、载状况下，其两端车钩距离轨面高度满足规定的要求，以保证车辆的正常连挂；二是缓和、减少因线路的不平顺、轨隙、道岔、钢轨的磨耗、不均匀下沉，或因车轮擦伤、车轮不圆、轴径偏心等原因引起车辆的振动和冲击。3.3 弹簧减振装置3.3.1 弹簧减振装置概述 1.弹簧减振装置的作用弹簧减振装置在转向架上分为簧上和簧下两部分，簧上、簧下的运动状态不完全相同。车辆的动力性能与弹簧减振装置的结构形式及参数选择密切相关。良好的弹簧减振装置能使车辆运行平稳，振动小，噪声低，乘坐舒适性好；使车辆结构及设备的松动、损坏少；同时对线路的冲击破坏少，对行车安全有积极意义。3.3 弹簧减振装置3.3.1 弹簧减振装置概述 2.
23、弹簧减振装置的种类（1）转向架的弹簧减振装置按其悬挂数量和方式可分为一系弹簧悬挂和二系弹簧悬挂两种形式。城轨车辆均采用二系弹簧悬挂形式。3.3 弹簧减振装置一系弹簧悬挂的主要作用。支承轮对以上的车辆质量，使车辆载荷均匀地分配给各个轮对，防止车轮脱轨。缓和来自轨道的各种冲击和振动，减小构架受力，减少车辆运行噪声。给轴箱定位提供合适的横向、纵向定位刚度，既能保证转向架具有良好的曲线通过能力，又能保证转向架运行的横向稳定性。传递牵引力和制动力。保证动车转向架轮对与构架定位，使“电机联轴节齿轮箱轮对”这个动力传递关系在各部件允许偏移范围内正常牵引、传动。3.3.1 弹簧减振装置概述 2.弹簧减振装置的
24、种类3.3 弹簧减振装置二系弹簧悬挂的主要作用。二系弹簧悬挂装置中的二系弹簧直接支承车体，或者通过摇枕支承车体。为了提高乘坐舒适性，应采用大柔度弹簧。此外，二系弹簧还应该具有良好的横向性能，以便转向架通过曲线时，能保证车辆的横向稳定性。目前，城轨车辆普遍采用空气弹簧作为二系弹簧。3.3.1 弹簧减振装置概述 2.弹簧减振装置的种类3.3 弹簧减振装置3.3.1 弹簧减振装置概述 2.弹簧减振装置的种类（2）城轨的弹簧减振装置按其作用的不同可分为三类。第一类为主要起缓冲作用的弹簧装置，如中央弹簧、轴箱弹簧、橡胶垫等；第二类为主要起衰减振动（消耗振动能量）作用的减振装置，如垂向减振器、横向减振器等
25、；第三类为主要起弹性约束作用的定位装置，如轴箱定位装置，心盘与构架之间的纵、横向缓冲止挡等。3.3 弹簧减振装置3.3.2 弹簧的特性与分类 1.弹簧的特性弹簧的主要特性参数有挠度、刚度或柔度。挠度是指弹簧在外力作用下产生的弹性变形的大小或弹性位移量，而使弹簧产生单位挠度所需的力称为该弹簧的刚度，反之在单位载荷作用下产生的挠度称为该弹簧的柔度。弹簧的特性可用弹簧的挠力图表示。如图3-28所示。3.3 弹簧减振装置3.3.2 弹簧的特性与分类 1.弹簧的特性图3-28 弹簧的挠力图(a)线性关系 （b）曲线关系3.3 弹簧减振装置3.3.2 弹簧的特性与分类 1.弹簧的特性为了改善弹簧的特性，适
26、应安装位置及空间大小的需要，在轨道车辆上时常采用组合弹簧，这些弹簧有串联、并联和串并联三种组合。组合弹簧的总刚度、挠度（或称当量刚度、挠度）的特点是：并联布置的弹簧系统的当量刚度等于各个弹簧刚度的代数和，串联布置的弹簧系统的当量挠度等于各个弹簧挠度的代数和。3.3 弹簧减振装置3.3.2 弹簧的特性与分类 2.弹簧的分类（1）扭杆弹簧和环弹簧。扭杆弹簧。环弹簧。图3-29 扭杆弹簧与环弹簧(a)扭杆弹簧 (b)环弹簧3.3 弹簧减振装置3.3.2 弹簧的特性与分类 2.弹簧的分类（2）橡胶弹性元件。橡胶弹性元件的力学性能不同于一般的金属元件，橡胶的弹性模量比金属小得多，可以获得较大的弹性变形，
27、容易实现预想的非线性特性；可以自由确定其形状，也可以根据设计要求达到在各个方向上不同刚度的要求；橡胶具有较高的内阻，对衰减高频振动和隔声有良好的效果；橡胶比重小，自重轻。3.3 弹簧减振装置3.3.3 空气弹簧装置系统 空气弹簧装置系统可以显著提高车辆系统的运行平稳性，大大简化转向架的结构，使转向架实现轻量化并易于维护，因此使用广泛。3.3 弹簧减振装置3.3.3 空气弹簧装置系统（1）空气弹簧装置系统的优点。空气弹簧能够大幅度提高车辆悬挂系统的静挠度，以降低车体的振动频率。与钢弹簧相比，空气弹簧具有非线性特性，可以根据车辆振动性能的需要，使钢弹簧具有比较理想的弹性特性曲线。空气弹簧的刚度随载
28、荷变化而变化，保持空、重车时车体的振动频率几乎相等，使空车和重车状态的运行平稳性一致。1.空气弹簧装置系统的优缺点 3.3 弹簧减振装置3.3.3 空气弹簧装置系统 空气弹簧用高度控制阀控制时，使车体在不同静载荷下，保持车辆地板面距钢轨面的高度基本不变。空气弹簧可以同时承受三维方向的载荷，可代替摇动台装置，简化结构，减轻自重。在空气弹簧本体和附加空气室之间装设有适宜的节流孔，可代替垂直安装的液压减振器。空气弹簧具有良好的吸收高频振动和隔声性能。1.空气弹簧装置系统的优缺点 3.3 弹簧减振装置3.3.3 空气弹簧装置系统（2）空气弹簧装置系统的缺点。空气弹簧装置系统的缺点是配件多，成本较高，维
29、护与检修工作量大。1.空气弹簧装置系统的优缺点 3.3 弹簧减振装置3.3.3 空气弹簧装置系统 2.空气弹簧悬挂系统的组成与结构图3-30 空气弹簧悬挂系统装置 1储风缸；2止回阀；3截断塞门；4支管；5列车制动主风管；6附加空气室；7差压阀；8空气弹簧；9高度控制阀；10连接软管（1）空气弹簧悬挂系统的组成 3.3 弹簧减振装置3.3.3 空气弹簧装置系统 空气弹簧分为膜式空气弹簧和囊式空气弹簧。普遍应用的是膜式空气弹簧，其还可分为约束膜式空气弹簧和自由膜式空气弹簧。2.空气弹簧悬挂系统的组成与结构（2）空气弹簧的结构。3.3 弹簧减振装置 约束膜式空气弹簧 图3-31 约束膜式空气弹簧的
30、结构3.3 弹簧减振装置 自由膜式空气弹簧 图3-32 自由膜式空气弹簧的结构 1上盖板；2紧急叠层弹簧；3下盖板；4橡胶囊3.3 弹簧减振装置3.3.3 空气弹簧装置系统 空气弹簧的密封要求高，以保证弹簧性能稳定和节省压缩空气。一般采用压力自封式和螺钉紧封式。压力自封式，是利用空气囊内部空气压力将橡胶囊的端面与盖板（或内、外筒）卡紧进行密封的方式；螺钉紧封式，是利用金属卡板与螺钉夹紧进行密封的方式。压力自封式的结构简单，组装检修方便，应用较多。2.空气弹簧悬挂系统的组成与结构（3）空气弹簧的密封。3.3 弹簧减振装置高度控制阀。图3-33 高度控制阀系统 1高度调节阀；2操纵杆；3杆；4支座
31、；5构架3.3.3 空气弹簧装置系统 2.空气弹簧悬挂系统的组成与结构（4）空气弹簧的附件。3.3 弹簧减振装置 高度控制阀的主要作用。根据载荷的变化自动调整空气弹簧的内部压力，使车体保持一定高度；车辆在直线上运动时，正常的振动和轨道冲击作用不会使高度控制阀发生进、排气作用；当车辆（装有两个高度控制阀）通过曲线时，车体的倾斜使得转向架左右两侧的高度控制阀分别产生进气和排气，从而减少车辆的倾斜。3.3 弹簧减振装置 高度控制阀的工作原理。1高度调整连杆；2高度调整杠杆；3高度控制阀；4供风管；5排气口；6节流孔(阀)；7空气弹簧；8差压阀；9附加空气室图3-34 空气弹簧悬挂系统原理 3.3 弹
32、簧减振装置差压阀。差压阀是在左右空气弹簧出现超过规定的压力差时，使压力高的一端空气流向较低的一端，以防止车体异常倾斜的装置。在转向架一侧空气囊破裂时，另一侧空气囊中的空气也能泄出，保证车辆仍能在低速下继续安全运行。差压阀的动作压力一般有1 kg/cm2、1.2 kg/cm2、1.5 kg/cm2三种。3.3.3 空气弹簧装置系统 2.空气弹簧悬挂系统的组成与结构（4）空气弹簧的附件。3.3 弹簧减振装置排放阀。3.3.3 空气弹簧装置系统 2.空气弹簧悬挂系统的组成与结构（4）空气弹簧的附件。图3-35 排放阀 1排放阀；2操纵杆；3钢索；4弹簧；5安全装置3.3 弹簧减振装置减振器按阻力特性
33、可分为常阻力和变阻力，按安装位置可分为轴箱和中央减振器，按减振方向可分为垂向减振器、横向减振器和纵向减振器，按结构特点又可分为摩擦减振器和液压（又称油压）减振器。液压减振器主要是利用液体黏滞阻力所做的负功来吸收振动能量。它的优点在于它的阻力是振动速度的函数，其特点是振幅的衰减与幅值有关，振幅大时衰减量也大，反之亦然。这种“自动调节”减振的性能，正符合车辆的需求。3.3.4 减振元件 1.减振元件的分类及特点3.3 弹簧减振装置图3-36 液压减振器的结构3.3 弹簧减振装置液压减振器由活塞、进油阀、缸端密封、上下联结环、油缸、储油筒、防尘罩等部分组成，减振器内部还充有专用油液。液压减振器的工作
34、原理如图3-37所示。3.3.4 减振元件 2.液压减振器的结构及工作原理 3.3 弹簧减振装置图3-37 液压减振器的工作原理3.3 弹簧减振装置（1）油液单向循环流动。在拉伸和压缩行程中，油液都是从工作缸经阻尼调整阀和导油管向蓄油缸进行单向流动的，导油管可使缸中偶尔出现的气泡消失，也能避免油缸中油液和空气混合而生成的乳化现象，从而保证减振器工作时具有稳定的液压特性。可以实现不同的阻力特性：荷兰KONI减振器中设有几个具有不同参数的阻尼调整阀，通过阀的组合使用，可形成各种不同的阻力特性。在试验时，可表现出不同的示功图。3.3.4 减振元件 2.液压减振器的结构及工作原理 3.3 弹簧减振装置
35、（2）减振阻力可调性。减振器在生产组装后检验其阻力数值时，如阻力不符合要求，可通过调整阻尼调整阀使其阻力符合规定值，减振器在长期使用后，如发现减振阻力由于零件磨损而有所下降，也可打开防尘盖进行调节。3.3.4 减振元件 2.液压减振器的结构及工作原理 3.3 弹簧减振装置横向减振器和垂向减振器的工作原理差不多，不同的是横向减振器储油缸下部有个空气包，当减振器被水平安置时，该空气包要朝上，空气包内储的空气体积在减振器工作时改变，由此来补偿减振器内腔容积的变化。液压减振器由于压缩和拉伸时都是在一组节流阀上的同一个方向上进行节流的，所以，只要活塞杆截面积和压力缸腔体截面积相等，让活塞拉伸时流过节流阀
36、的油量和压缩时流过节流阀的油量相等，就可以使减振器在拉伸和压缩时的阻尼对称。有不少种类液压减振器的节流阀分别在活塞体和液压缸底部，活塞节流阀在油液向上或向下流时都进行节流，液压缸底部阀单向节流。3.3.4 减振元件 2.液压减振器的结构及工作原理 3.3 弹簧减振装置 典型案例1.液压减振器图3-38 某地铁车辆的横向液压减振器3.3 弹簧减振装置 典型案例2.空气弹簧和高度控制杆图3-39 空气弹簧和高度控制杆3.4 牵引和驱动装置车体和转向架之间纵向（驱动方向）作用力的传递是通过牵引装置来实现的，牵引装置由连杆组装、牵引座、中心销等组成。车体与转向架间的悬挂系统，包括旁承、弹性侧挡、各种减
37、振器等。3.4 牵引和驱动装置3.4.1 牵引装置 1.牵引装置的结构、作用及形式 （1）牵引装置的结构。1中心销；2牵引梁；3防尘罩；4衬套；5中心销套；6横向液压减振器；7空气异常上升止挡；8安装板；9牵引叠层橡胶；10横向缓冲橡胶图3-40 牵引装置的结构 3.4 牵引和驱动装置3.4.1 牵引装置 1.牵引装置的结构、作用及形式 （2）牵引装置的作用。容许相互回转运行横动（横向弹性）保持转向架安定轴重均匀分配传力3.4 牵引和驱动装置3.4.1 牵引装置 1.牵引装置的结构、作用及形式 （3）牵引装置的形式。图3-41 牵引装置的形式1牵引杆；2中心销；3牵引座；4减振器；5轴；6起吊
38、保护螺栓；7中心销导架；8复合橡胶衬套；9定位螺母；10中心架3.4 牵引和驱动装置3.4.1 牵引装置 2.有牵引销（或心盘）和旁承的牵引装置 有牵引销（或心盘）和旁承的牵引装置在传统车辆上采用比较广泛。上海地铁车辆转向架采用空气弹簧传递车体与转向架间的垂向力，采用中央牵引销装置（见图3-42）传递纵向力，采用弹性侧挡传递横向力。3.4 牵引和驱动装置 图3-42 中央牵引销装置 1中心架；2定位螺母；3牵引杆；4复合弹簧；5橡胶横向止挡；6中心销导架；7中心销3.4 牵引和驱动装置 图3-43 Z形中央牵引装置的结构3.4 牵引和驱动装置3.4.1 牵引装置 2.有牵引销（或心盘）和旁承的
39、牵引装置 Z形中央牵引装置的特点如下：（1）相对于中心销呈中心对称布置（Z形布置）的两个牵引杆，其一端与中心架（浮动梁）相连，另一端与构架相连。该牵引杆传递纵向力（牵引力或制动力）。（2）为了限制车体与转向架之间的横向位移，在中心销导架与构架之间装有橡胶横向止挡，且每侧自由间隙为10 mm。该橡胶横向止挡可传递横向力。橡胶空气弹簧传递垂向载荷（左右各一个）。3.4 牵引和驱动装置3.4.1 牵引装置 2.有牵引销（或心盘）和旁承的牵引装置 （3）采用自由膜式橡胶空气弹簧，下部有层叠式橡胶块（在空气弹簧失效时起应急支承作用，以满足维持最低限度运行的要求）。（4）在构架横梁中横穿有一根抗侧滚扭杆，
40、该扭杆的抗扭弹性对车体的侧滚振动期起抑制和衰减作用。3.4 牵引和驱动装置3.4.1 牵引装置 3.抗侧滚扭杆装置 抗侧滚扭杆属于二系悬挂，用于抑制车体侧滚运动，由一个扭杆（轴）、两个扭臂和两个链接杆共同组成。图3-44 转向架牵引装置抗侧滚扭杆装置的结构3.4 牵引和驱动装置3.4.1 牵引装置 3.抗侧滚扭杆装置 图3-45 抗侧滚扭杆的作用原理3.4 牵引和驱动装置3.4.2 驱动装置 1.驱动装置的作用与要求 驱动装置将牵引电机的扭矩有效地转化为转向架轮对转矩，包括牵引电机和齿轮减速箱装置。它利用轮轨的黏着机理，驱使车辆沿着钢轨运行；它同时也是减速装置，使高转速、小扭矩的牵引电机驱动转
41、变为具有大力矩的动轴。3.4 牵引和驱动装置3.4.2 驱动装置 1.驱动装置的作用与要求 对驱动装置的要求如下：（1）驱动装置应保证能使牵引电机的功率得到有效发挥。（2）电机电枢轴应尽量与车轴布置在同一高度上，以减少线路的不平顺对齿轮的动作用力。（3）电机在安装上应施加减振措施。（4）驱动装置应不妨碍小直径动轮的使用。（5）驱动装置本身应该简单可靠，具有最少量的磨耗件。（6）当牵引电机或驱动机构发生损坏时，应易于拆卸。3.4 牵引和驱动装置3.4.2 驱动装置 2.驱动装置的结构形式 （1）按电机和减速齿轮箱安装悬挂方式，分为轴悬式驱动、架悬式驱动、体悬式驱动。（2）按牵引电机横向布置形式，
42、分为轴悬式驱动、电机空心轴架悬式驱动、轮对空心轴架悬式驱动和挠性浮动齿式联轴节式架悬式驱动。（3）按牵引电机纵向布置，分为单电机弹性轴悬式驱动、单电机架悬式驱动(全弹性驱动)和对角配置的万向轴驱动(架悬式)。（4）按牵引电机体悬式驱动，分为半体悬式驱动和全体悬式驱动。3.4 牵引和驱动装置3.4.3 牵引电机横向布置-刚性轴悬式驱动装置 轴悬式驱动，是指将牵引电机一端与车轴相连，另一端与构架相连，其全部质量的一半由车轴承担，另一半由转向架构架承担的形式。驱动扭矩传递，则由安装在电机输出轴上的小齿轮直接驱动固定在车轴上的大齿轮来实现。3.4 牵引和驱动装置 图3-46 牵引电机横向布置-刚性轴悬
43、式转向架牵引装置的布置原理结构 1制动盘；2爪形轴承；3减速齿轮箱；4车轴上的大齿轮；5驱动小齿轮；6牵引电机；7电机弹性悬挂3.4 牵引和驱动装置3.4.3 牵引电机横向布置-刚性轴悬式驱动装置 刚性轴悬式转向架牵引装置的特点如下：（1）结构简单，检修方便。（2）簧下质量大，这种传动装置的很大一部分重量非弹性直接置于轮对轴上。增加簧下质量，对转向架的运行品质有不利影响，而且可导致轴承、齿轮、集电器等的强烈振动和磨耗。（3）牵引电机、轴承、牵引齿轮等工作条件恶劣。（4）传动的扭转弹性很低，可使集电器过载，甚至损坏。这种传动结构简单、固定，只适应于运行速度较低的轻轨车辆或有轨电车。3.4 牵引和
44、驱动装置3.4.4 牵引电机横向布置-架悬式驱动装置 架悬式驱动，是指将牵引电机整个悬挂在构架上，其全部质量是由转向架构架承担。（图3-47）使用空心轴电机和高弹性的联轴器，可减轻转向架簧下质量，解决电机扭矩过大而引发的集电器过载问题。由于牵引电机质量全部由转向架构架承担，故这种结构是一种典型的架悬式结构，同时由于电机采用空心轴，所以也可称为电机空心轴式结构，可在空心电枢和齿轮减速箱的小齿轮之间设置可以活动的橡胶高弹性钢片联轴器。3.4 牵引和驱动装置 图3-47 牵引电机横向布置-架悬式驱动装置结构原理 1牵引电机；2制动盘；3联轴器；4空心轴；5驱动轴；6小齿轮；7大齿轮；8减速齿轮箱3.
45、4 牵引和驱动装置 图3-48 横向牵引电机空心轴式驱动结构装配3.4 牵引和驱动装置3.4.5 两轴-纵向驱动、骑马式传动装置图3-49 两轴-纵向驱动、骑马式传动装置 1牵引电机；2联轴器；3橡胶联轴器；4空心轴；5减速箱；6轮轴；7制动盘；8驱动锥齿轮3.4 牵引和驱动装置3.4.5 两轴-纵向驱动、骑马式传动装置两轴-纵向驱动、骑马式传动装置的优点为：转向架的轴距比以上两种形式可有较大的缩短，有可能到2 m以内。另外，当一个轮对的黏着摩擦由于局部的蠕滑效应而遭到破坏时，另一个具有摩擦条件的轮对担当起后备保险的“职责”。同样，在加速和减速时所出现的轮对卸载将不起作用，因为一根轴卸载，另一
46、根轴就要承担附加的载荷，整个转向架所传动的摩擦力矩总和仍不变。而在单轴分离配置牵引电机时，轮对的摩擦极限有被超过的危险，卸载的轮对就有可能打滑空转。3.4 牵引和驱动装置3.4.5 两轴-纵向驱动、骑马式传动装置这种结构通过机械联结强制驱动转向架的两个轮对具有相同的角速度，若两个轮对的车轮直径存在差异，也会造成轮对阻力上升和磨耗的增加。另外，它的整个装置均由转向架的两个轮对直接支承，增加了簧下质量，增强了转向架运行的动力作用。3.4 牵引和驱动装置3.4.6 全弹性结构的两轴-纵向传动装置图3-50这种装置的牵引电机完全弹性地固定于转向架构架的横梁上，电机驱动轴经减速齿轮驱动万向接头空心轴，再
47、经橡胶连杆联轴器将扭矩传递给轮对。由于电机的重量全部由构架承担，所以该结构也称为架悬式结构；又由于轮对采用了空心轴，所以该结构还可称为轮对空心轴式结构。3.4 牵引和驱动装置图3-50 全弹性结构的两轴-纵向传动装置 1牵引电机；2、7联轴器；3驱动锥齿轮；4制动盘；5减速箱；6万向接头空心轴；8轮轴3.4 牵引和驱动装置3.4.7 牵引电机对角配置的单独轴-纵向传动装置 在牵引电机对角配置的单独轴-纵向传动装置中，两牵引电机对角悬挂于转向架构架的两横梁上，电机与齿轮传动装置之间扭矩的传递经由连杆轴实现，如图3-51所示。齿轮减速箱一端弹性悬挂于构架的端梁，另一端抱在轮对车轴上。转向架上两套电
48、机及其传动装置独立配置，各自驱动一个轮对。3.4 牵引和驱动装置图3-51 牵引电机对角配置的单独轴-纵向传动装置 1牵引电机；2连杆轴；3驱动锥齿轮；4减速箱；5轮轴；6制动盘3.4 牵引和驱动装置3.4.8 牵引电机置于车体上的传动装置 牵引电机置于车体上的传动装置中，牵引电机安装于车体上，电机驱动轴经万向联轴器将扭矩传递给置于转向架上的减速装置，从而使轮对转动。其传动装置原理如图3-52所示。由于牵引电机重量由车体全部承担，所以该装置也称为体悬式装置。该传动方式广泛应用于城轨交通车辆独立旋转车轮车辆的驱动中。3.4 牵引和驱动装置图3-52 牵引电机置于车体上的传动装置原理 1牵引电机；
49、2连杆轴；3轮轴；4齿轮传动装置；5传动支承；6制动装置；7制动盘3.4 牵引和驱动装置典型案例1.牵引中心销 图3-53 某地铁2号线车辆中央牵引装置的中心销3.4 牵引和驱动装置典型案例2.牵引电机驱动装置 图3-54 某地铁2号线车辆转向架驱动装置结构3.4 牵引和驱动装置典型案例3.牵引电机驱动装置的联轴节和齿轮减速箱 图3-55 某地铁2号线车辆动车牵引电机驱动装置的联轴节图3-56 某地铁2号线车辆动车齿轮减速箱3.5 典型转向架3.5.1 北京地铁转向架DK型车辆转向架是我国设计制造的用于北京地铁车辆的转向架，属于该系列的有DK1、DK2、DK3、DK6、DK7等型号。图3-57
50、为北京地铁DK3型车辆转向架。由图可知，它主要由轮对轴箱、轴箱定位装置（一系悬挂）、构架、摇枕弹簧装置（二系悬挂）、驱动装置、基础制动装置等组成。1.北京地铁DK3型车辆转向架 3.5 典型转向架3.5.1 北京地铁转向架1.北京地铁DK3型车辆转向架 图3-57 北京地铁DK3型车辆转向架3.5 典型转向架1.北京地铁DK3型车辆转向架（1）轴箱定位装置 1轴箱体；2滚道座；3钢球；4弹簧前盖；5轴箱弹簧；6螺栓；7弹簧定位座；8橡胶缓冲垫；9螺母；10外套；11硫化橡胶；12内套；13心轴图3-58 北京地铁DK3型车辆转向架轴箱定位装置 3.5.1 北京地铁转向架3.5 典型转向架（2）
