城市轨道交通车辆基础电子教案 项目3 转向架

·项目一城市轨道交通车辆的基本知识教案城市轨道交通车辆基础教案3.1授课教师任教课程城市轨道交通车辆基础授课班级单元3.1转向架概述授课时间课型理论实验□习题□实训□复习□授课地点多媒体教室教学目标1.叙述城市轨道交通车辆转向架的发展历程；2.掌握城市轨道交通车辆转向架的作用、特点与类型；3.熟悉城市轨道交通车辆转向架的基本结构；4.掌握城市轨道交通车辆转向架的技术参数与受力传递过程。教学重点转向架的作用、特点与类型；转向架的基本结构；转向架的技术参数与受力传递过程。教学难点转向架的基本结构；转向架的技术参数与受力传递过程。教学方法讲授与展示、讨论、问题解答教学手段多媒体教学并结合板书教学作业完成【复习思考题】、预习任务教学过程教师活动学生活动教学意图时间分配一、组织教学二、导入1.展示城市轨道交通车辆运行的视频片段，引出转向架在车辆运行中的重要作用，如支撑车体、引导车辆行驶、缓冲振动等。2.提问学生对转向架的初步认识，激发学生的学习兴趣。三、学习新课1.转向架的基本作用及要求车辆上采用转向架是为增加车辆的载重、长度与容积，提高列车运行速度，以满足铁路运输发展的需要。保证在正常运行条件下，车体都能可靠地坐落在转向架上，通过轴承装置使车轮沿钢轨的滚动转化为车体沿线路运行的平动。支承车体，承受并传递从车体至轮对之间或从轮轨至车体之间的各种荷载及作用力，并使轴重均匀分配。保证车辆安全运行，能灵活地沿直线线路运行及顺利地通过曲线。结构便于弹簧减振装置的安装，使之具有良好的减振特性，以缓和车辆和线路之间的相互作用，减少振动和冲击，减小动应力，提高车辆运行平稳性、安全性和可靠性。充分利用轮轨之间的黏着，传递牵引力和制动力，放大制动缸所产生的制动力，使车辆具有良好的制动效果，以保证在规定的距离之内停车。它是车辆的一个独立部件。在转向架与车体之间尽可能减少连接件，并要求结构简单，拆装方便，以便于转向架可单独制造和检修。2.转向架结构组成（1）利用PPT和三维模型详细讲解转向架的机构组成①构架②轮对轴箱装置③弹性悬挂装置④基础制动装置⑤牵引电动机与齿轮传动装置转向架的分类按轴数分类按弹簧装作形式（悬挂方式）分类按轴箱定位形式分类①转臂式轴箱定位（又称弹性铰定位）②金属层叠橡胶堆式轴箱定位③双拉杆式＋弹性节点轴箱定位④拉板式轴箱定位转向架力的传递过程垂向荷载传递过程纵向牵引力传递过程车体施加横向力的传递过程四、小结1.小结学生学习情况2.小结本课知识要点五、布置作业1.完成【复习思考题】相关内容2.预习下一课题新课学习任务起立，致礼、考勤聆听、讨论、思考根据老师的引导及讲解，学习并理解转向架作用及要求；对于不懂的内容举手提问；讨论思考，回答问题：转向架有哪些部件组成？网上查阅资料掌握转向架的类型？掌握并熟记转向架力的传递过程聆听思考、归纳总结课后完成作业德育及行为教育、上课准备以问题探究引入新课通过教师讲解，以及PPT展示相关图片或视频，让学生形象生动的学习新知识；通过学生提问，查缺补漏；通过老师提问及学生回答，一方面激发学生学习兴趣，另一方面了解学生知识盲点，从而进行有针对性的知识讲解。巩固提高2—5分钟5-8分钟60分钟5分钟5分钟城市轨道交通车辆基础教案3.2授课教师任教课程城市轨道交通车辆基础授课班级任务课题3.2轮对轴箱装置结构授课时间课型理论实验□习题□实训□复习□授课地点多媒体教室教学目标1.能够掌握城市轨道交通车辆轮对的结构组成、各部件的名称和功能；2.理解轮对的主要技术参数及其对车辆运行性能的影响；3.了解转向架轴箱装置的结构组成与功能作用；4.能说出轴箱盖上有哪些附属装置。教学重点轮对的结构组成、各部件的名称和功能以及技术参数；轴箱装置的结构组成与功能作用及轴箱盖上有哪些附属装置。教学难点轮对的结构组成及功能；轴箱装置的结构组成与功能。教学方法讲授与展示、讨论、问题解答教学手段多媒体教学并结合板书教学教学手段多媒体教学并结合板书教学作业完成【复习思考题】、预习任务教学过程教师活动学生活动教学意图时间分配一、组织教学二、导入通过播放一段城市轨道交通车辆运行的视频，引导学生观察车辆的走行部分，引出本节课的主题——轮对检修。提问学生：“轮对作为车辆走行的关键部件，其正常运行对车辆的安全和舒适性有哪些重要影响？”激发学生的学习兴趣和思考。三、学习新课（一）轮对的结构组成（1）利用PPT和轮对实物模型，详细讲解轮对的结构，包括车轮、车轴、轴箱等部件。强调各部件之间的连接方式和相互作用关系。例如：“车轮通过过盈配合安装在车轴上，这种紧密的连接方式确保了在高速运行时车轮与车轴的协同工作，一旦连接出现松动，将会引发严重的安全事故。（2）讲解车轮的结构，如轮辋、轮辐、轮毂等部分，介绍其各自的功能和材料特性。1.踏面2.轮缘3.轮辋4.辐板5.轮毂1.踏面2.轮缘3.轮辋4.辐板5.轮毂2.轮对技术参数介绍轮对的主要技术参数，如车轮直径、轮缘高度、踏面形状等。讲解这些参数如何影响车辆的运行稳定性、通过曲线的能力以及与轨道的匹配性。例如：“轮缘高度的设置是经过精确计算和大量试验确定的，它既要保证车辆在轨道上行驶时不会脱轨，又要考虑到与轨道侧面的磨损情况。这就像我们在制定规则和标准时，要综合多方面的因素，权衡利弊，找到最佳平衡点，以确保整个系统的安全和高效运行。”（二）轴箱装置1.运用多媒体课件，详细展示转向架轴箱装置的结构示意图和实物图片，按照从整体到局部的顺序，依次讲解轴箱、轴承、轴端密封装置、定位装置等主要零部件的结构特点和功能作用。（1）连接轮对与转向架构架，支承一系弹簧的底部、支承转向架构架；（2）承受和传递轮对与转向架之间的各种荷载，承受车体重力，传递牵引力、制动力；（3）给轴承内外圈定位，保持轴颈和轴承的正常位置，并从而保证车轴正常安装位置；（4）使轮对沿钢轨的滚动转化为车体沿线路的平动；（5）轴箱采用滚柱轴承，在提高承载能力的同时，降低了轴箱摩擦系数，减少了车辆起动和运行的阻力，以适应城市轨道交通车辆高速运行、起动频繁、行车密度大的要求；（6）保持轴承油脂，保证轴承良好的润滑性能，并具有良好密封性，防止尘土、雨水等物侵入或油脂甩出，从而防止油脂润滑作用破坏，避免烧轴事故。2.轴箱装置的组成轴承与轴箱的组合体称为轴承轴箱装置，由轴箱和轮对轴承组成。轴箱由轴箱体、防尘挡板、轴箱盖以及轴端压板、防尘挡圈、密封及轴端附属装置等部件组成。3.轴箱体轴箱体为铸钢筒形结构，铸有弹簧托架，用来安装轴箱弹簧等配件。轴筒内安装滚动轴承，与轴承外圈为间隙配合。其主要作用是组装、支承各零件，连接构架，传递荷载。4.轴箱盖附属装置轴箱盖上装有附属装置,主要包含有速度传感器、ATC测速传感器和接地装置。四、小结1.小结学生学习情况2.小结本课知识要点五、布置作业1.完成【复习思考题】相关内容2.预习下一课题新课学习任务起立，致礼、考勤通过播放一段城市轨道交通车辆因轮对故障引发运行事故的视频资料，营造紧张严肃的教学氛围，随后提出一系列启发性问题，如“轮对故障是如何导致如此严重的后果？”引导学生深入思考轮对的重要性和必要性。运用多媒体课件，以图文并茂、动画演示的形式详细讲解轮对的结构组成，从车轮的轮辋、轮辐、轮毂到车轴的各部位结构特点，再到轴箱的内部构造与外部连接方式，逐一进行深入剖析，同时结合实物模型进行现场对照讲解，让学生更直观地理解轮对各部件的空间位置关系和装配细节。讲解轴承时，介绍其类型、结构形式以及如何承受车辆的径向和轴向载荷，并通过动画演示轴承的内部滚动体运动情况，帮助学生理解其工作原理。聆听思考、归纳总结课后完成作业德育及行为教育、上课准备以问题探究引入新课通过教师讲解，以及PPT展示相关图片或视频，让学生形象生动的学习新知识；通过学生提问，查缺补漏；认真聆听教师讲解，仔细观察课件中的图片和动画，做好笔记，积极提问，确保对转向架轴箱装置的结构组成与功能有清晰的认识。巩固提高2—5分钟5-8分钟60分钟5分钟5分钟城市轨道交通车辆基础教案3.3授课教师任教课程城市轨道交通车辆基础授课班级任务课题3.3弹簧减振装置结构授课时间课型理论实验□习题□实训□复习□授课地点多媒体教室教学目标知识目标：1.能够准确阐述转向架弹簧减振装置的基本结构、类型、工作原理以及各部件的作用；2.清晰解释弹簧减振装置的性能参数及其对车辆运行品质的影响机制；3.熟练掌握弹簧减振装置常见故障的表现形式、原因分析方法及基本处理措施能力目标：1.能阐述转向架弹簧减振装置的基本结构、类型；2.能根据弹簧减振装置的类型快速找到设备的位置；3.能清晰解释弹簧减振装置的性能参数及其对车辆运行品质的影响机制教学重点弹簧减振装置的基本结构、类型、工作原理以及各部件的作用；弹簧减振装置的性能参数教学难点弹簧减振装置的工作原理以及各部件的作用教学方法讲授与展示、讨论、问题解答教学手段多媒体教学并结合板书教学作业完成【复习思考题】、预习任务教学过程

教师活动学生活动教学意图时间分配一、组织教学二、复习旧课提问：（1）轮对的参数是多少？（2）轮毂由哪几部分组成？（3）轴箱盖上装有哪些附属装置？三、导入播放一段城轨车辆高速行驶且运行平稳的视频，随后展示一段因弹簧减振装置故障导致车辆剧烈颠簸的视频，对比鲜明地引出本节课主题——转向架弹簧减振装置的重要性。提问学生：“从这段视频中，大家能直观感受到弹簧减振装置对车辆运行有怎样的影响？”四、学习新课城市轨道交通车辆都采用车辆悬挂装置。车辆悬挂方式可分为一系悬挂装置(又称轴箱悬挂装置)和二系悬挂装置(中央悬挂装置),其中一系悬挂装置位于转向架与轴箱之间,二系悬挂装置设置在车体底架与转向架构架之间。1.一系悬挂装置一系悬挂装置由螺旋钢弹簧、橡胶垫、转臂橡胶关节和一系垂向减振器等主要部件组成。一系悬挂的纵向和横向刚度主要由转臂橡胶关节提供,垂向刚度主要由螺旋钢弹簧提供,转臂橡胶关节提供部分垂向刚度。采用这种悬挂方式,轴箱各向定位相对独立,定位刚度准确稳定。一系悬挂装置的主要功能如下：支承轮对以上的车辆重量，传递牵引力和制动力，缓冲牵引力及制动力的冲击和支承构架与车体重力。2.二系悬挂装置二系悬挂装置装配两个空气弹簧,左、右两侧各一个。空气弹簧位于构架两侧的侧梁上,支承车体,构架横梁选用无缝钢管兼作空气弹簧附加空气室,通过空气弹簧底部与附加空气室之间的节流孔完成二系阻尼减振。空气弹簧采用小刚度、大柔度的气囊,以改善车辆乘坐的舒适性。空气弹簧气囊内部下方的紧急弹簧具有较低的垂向和横向刚度,可以保证在空气弹簧失效的紧急工况下,车辆仍能够维持低速安全运行。转向架安装一个差压阀,保证转向架两侧空气弹簧内压差不超过行车安全规定的某一规定值(通常为1bar1bar=101bar=105Pa。二系悬挂装置的主要功能如下:(1)支承车体重量。(2)减小振动、避免共振,提高车辆的运行平稳性。(3)通过高度阀调节确保车辆高度。二系弹簧直接支承车体,或者通过摇枕支承车体。为了提高乘坐舒适度,应该使用大柔度弹簧。此外,为了方便车辆顺利通过曲线,保证车辆的横向稳定性,二系弹簧还应具有良好的横向性能。目前,城市轨道交通车辆普遍采用空气弹簧作为二系弹簧。空气弹簧主要由空气囊和金属橡胶紧急弹簧组成。如转向架安装好后进行加载试验,发现转向架两侧紧急弹簧座高度偏差过大(一般不应大于3mm),可以在紧急弹簧底部加垫调整。若因镟轮或车轮磨耗导致车体地板面下降过多,也可在转向架两侧紧急弹簧安装座处加垫片补偿地板面高度。空气弹簧的充排气由安装在构架与车体或构架与摇枕之间的高度阀根据车辆目前的载客量自动控制空气弹簧的充排气,确保不同荷载下空气弹簧的性能基本稳定,并同时保证车辆地板面高度保持不变。3.高度阀高度阀根据车辆目前的载客量自动控制空气弹簧的充排气,确保不同荷载下空气弹簧的性能基本稳定,并同时保证车辆地板面高度保持不变。车体高度变化时,连接车体(或摇枕)和构架的驱动杆上下运动,触动高度阀的控制臂,使高度阀保压、充气或排气。4.减振器减振器是弹簧减振装置的重要组成部分之一,主要用来减少振动。城市轨道交通车辆一般采用液压减振器,其工作原理是,车体振动时带动活塞上下运动,驱动油液流经节流阀节流而产生减振阻力,系统的振动机械能转化成为油液的热能而散失掉,从而达到减振的目的。按减振器的安装部位不同,分为安装在轴箱与构架之间的一系减振器和安装在构架与车体之间的二系减振器按衰减振动的方向不同,分为横向减振器垂向减振器、抗蛇行减振器,城市轨道交通车辆一般采用横向减振器与垂向减振器两种,蛇行减振器广泛运用于高速列车。城市轨道交通车辆一般采用液压减振器。KONI系列减振器和SACHS系列减振器都在城市轨道交通车辆中广泛使用,其内部结构有很大不同。但无论哪种液压减振器,都是通过车体振动时带动其活塞的上下运动,驱动油液流经节流阀节流而产生减振阻力,系统振动机械能因此转化为油液热能而散逸,达到减振目的。对液压减振器有如下基本要求:(1)具有合适而稳定的阻力和特性。(2)结构坚固,使用寿命长。(3)使用过程中油液不泄漏。(4)便于维修。5.抗侧滚扭力杆抗侧滚扭力杆主要部件是主扭杆,主扭杆是一根具有一定扭转刚度的弹簧杆,横贯构架横梁,两端弯曲或装有扭臂,通过垂向连杆与上方的车体(或摇枕)连接,或与下方的转向架构架连接。城市轨道交通车辆通过二系悬挂来满足车辆更高的性能要求。为了提高乘坐舒适性,二系悬挂采用较小的刚度。当车体受到离心力、侧向力和偏载等因素影响时,刚度较小的二系悬挂不能保证车体维持正常姿态,车体两侧较容易出现相对转向架的高度差,即车体相对于转向架发生侧滚运动。这将降低车辆乘坐舒适性和运行平稳性,并且可能使车辆超出列车的动态包络线。在车体和转向架之间安装抗侧滚扭力杆装置以后,车体相对于转向架的侧滚运动时,可通过垂向连杆把车体的侧滚运动传递给扭臂,扭臂绕主扭杆中心作用一个力偶,使主扭杆产生扭转变形。发生扭转变形的主扭杆的复原弹力反作用于车体,可以缓冲并减少车体的侧滚运动,从而一方面保证了车辆不超出限界,确保车辆安全运行,另一方面也保证了车辆的乘坐舒适性。五、小结1.小结学生学习情况2.小结本课知识要点六、布置作业1.完成【复习思考题】相关内容2.预习下一单元新课学习任务起立，致礼、考勤复习思考，回答问题讨论、思考播放视频，引出新知识点并提出问题对于不懂的内容举手提问；通过PPT、动画来讲述弹簧减振装置的结构通过ppt讲解弹簧减振装置的关键性能参数，深入分析这些参数对车辆运行平稳性、舒适性和安全性的影响规律通过ppt讲解高度阀的作用，深入分析空气弹簧的充排气性能变化通过PPT和图片展示减振器的结构组成部分通过PPT和图片展示抗测滚扭力杆的结构组成部分聆听思考、归纳总结课后完成作业德育及行为教育、上课准备检查上一课学习效果，及时巩固旧知以问题探究引入新课通过教师讲解，以及PPT展示相关图片或视频，让学生形象生动的学习新知识；通过学生提问，查缺补漏；通过老师提问及学生回答，一方面激发学生学习兴趣，另一方面了解学生知识盲点，从而进行有针对性的知识讲解。深入思考充排气变化对车辆运行的影响，积极参与课堂互动，回答教师提出的关于问题仔细观察各部件的结构细节，在教材或笔记本上标注重点内容，对于不理解的地方及时提问仔细观察各部件的结构细节，在教材或笔记本上标注重点内容，对于不理解的地方及时提问巩固提高2—5分钟5-8分钟5-8分钟60分钟5分钟5分钟城市轨道交通车辆基础教案3.4授课教师任教课程城市轨道交通车辆基础授课班级任务课题3.4牵引连接装置、驱动装置及基础制动装置授课时间课型理论实验□习题□实训□复习□授课地点多媒体教室教学目标知识目标：1.了解转向架传动装置的结构、原理、类型和作用；2.学生能够系统阐述基础制动装置的组成结构、工作原理及各类零部件的功能能力目标：1.能阐述转向架传动装置的结构、原理、类型和作用；2.能阐述基础制动装置的组成结构、工作原理及各类零部件的功能教学重点传动装置的结构、原理、类型和作用；基础制动装置的组成结构、工作原理及各类零部件的功能教学难点传动装置的原理、础制动装置的工作原理教学方法讲授与展示、讨论、问题解答教学手段多媒体教学并结合板书教学作业完成【复习思考题】、预习任务教学过程

教师活动学生活动教学意图时间分配一、组织教学二、复习旧课提问：（1）弹性悬挂装置的分类？（2）空气弹簧充排气的原理是什么？（3）抗测滚扭力杆的作用是什么？三、导入播放一段详细的铁路车辆转向架传动装置运行原理动画，从宏观到微观展示其结构和工作过程，随后展示一些因传动装置故障导致的铁路事故现场图片和数据统计，提出问题引导学生思考故障产生的原因和如何避免，从而引出本节课深入学习传动装置与基础制动装置重要性和必要性。四、学习新课一.牵引连接装置1.知识讲解讲解转向架传动装置的作用、重要性以及在车辆运行中的地位。介绍传动装置的基本组成部分，如联轴节、齿轮箱、传动轴等，并结合图片和实物模型进行展示。2.小组讨论提出问题“如果传动装置出现故障，可能会对车辆运行产生哪些影响？”，组织学生分组讨论。3.牵引装置的功能①能够传递纵向的驱动力和制动力，同时允许二系弹簧在垂向和横向柔软地动作。②纵向具有适当的弹性，以缓和由于转向架点头、车轮不平衡质量等引起的纵向振动。③结构上应便于车体与转向架的分离和连接。④由于取消了摇枕，需安装横向油压减振器、横向缓冲橡胶、空气弹簧异常上升止挡等，这些部件的安装和拆卸不能增加车体与转向架分离作业的工时。4.典型的中央牵引装置的结构中央牵引装置结构,位于牵引杆两端与中心销及转向架连接部位，都设有橡胶弹性定位套,这种橡胶关节的弹性定位能够保证转向架绕中心销在各个方向都有一定程度的摆动。这既保证了转向架抗蛇行运动的性能