【《铝合金地铁车体结构的总体设计分析》3900字】

铝合金地铁车体结构的总体设计分析目录TOC\o"1-3"\h\u14144铝合金地铁车体结构的总体设计分析 158141.1铝合金车体基本特征 172861.2基本要求 2279701.3车体的结构形式 2105971.4简述地铁车体总体设计 3110921.4.2底架组成模块 3319171.4.3侧墙组成模块 4216661.4.4端墙模块 5134301.4.5车顶组成模块 6150591.5铝合金地铁车体的材料选择 71.1铝合金车体基本特征城轨车辆一般是用作城市或者城市附近郊区的客运交通工具，所以车体有着其独特的特征。车体基本特征有下列几点1城轨车辆为电动车组，其中有单节，双节，还有三节等，有车头（带司机室的车辆）和中间车，动车和拖车几类，以及车体结构也特别多样。2对铝合金车体车辆的重量限制较严格，特别是高架的轻轨，对车体的要求更高，要求车体重量要轻，轴重要小，以此减低线路设施的工程损耗3因为城轨车辆主要是服务于城市内部的公共交通，而且乘客数量又比较多，旅行的时间短，上下车又频繁，所以车体内部设置的座位数量就比较少，车门的数量又多而且车门的开度大，服务于乘客的车内设备数量少而且比较简单。4为了减轻列车的自我重量，车体必须采用重量轻量化，而且对于车体的承载结构，一般采用的是大型的中空式截面的挤压铝型材，还有高强度的复合式材料或者是不锈钢等，其中车体采用的是整体承载式筒形的车体承载结构，同样的，车辆的其他辅助设施，也尽量采用比较轻量化的结构和轻型材料。5城轨车辆大多运营于城市里人口稠密的地区，并用于承载旅客，因此对车辆的防火要求比较严格。6对车辆的降低噪音和隔绝音量有严格要求，以最大的限度减低噪音的影响和对乘客和沿线居民的影响。7用于城市内的交通，车辆的外观设计和色彩颜色都必须考虑城市的美化，城市文化和于城市景观相协调。1.2基本要求1）为了保证乘客的安全性和运营的稳定性，要求铝合金地铁车体的强度要满足车辆在极端条件下行驶所能承受的静载荷、动载荷以及有可能遇到的冲击载荷要求,车体在可能遇到的各种不同的工况下的各种力的作用下,车体承受形变和车体所承受的各种方向上的应力不得超过设计时的许用应力值,同时也不能产生永久的变形和损坏,保证在车体正常使用的前三十五年的工作载荷不会引起车体疲劳失效。2）在车体的自然频率和正常使用时载荷下,要满足车体的变形程度，累计不得超过地铁车体车辆运行条时所决定的极限值,同时还要确保车体在承受各种载荷的同时条件作用下车门运动不受阻挡。3)车体的固有频率要能够保证地铁车体在任何运营时的工况下都能避免车辆可能发生的共振。1.3车体的结构形式按照车体的承载载荷方式不同，车体可分为侧墙和底架共同承载结构和底架承载结构，整体承载结构三大类。1底架承载结构，车身全部载荷由底架来承担，也称其自由承载车体结构。2整体承载结构。在板梁式侧和端墙上固结由金属板和梁组焊而成的车顶，使车体的侧墙，底架，端墙，车体连接为一个整体。成为闭口和开口箱体结构，此时车体的每个部分都参与承受载荷，所以称这种结构为整体承载结构。3侧墙和底架整体承载结构。由端墙，侧与底架共同承担的载荷的车体结构。也称为侧墙承载结构，因为端墙，侧与底架等通过固结形成一个整体，强度和刚度都比较高。综上所述，本论文设计的铝合金车体结构有下列特点：1车体部分结构为铝合金双壳结构，减少了零件数目，使得部件刚性高、有良好的减噪效果、提高了乘坐舒适度等优点；2满足车体轻量化的要求，车体的质量比较轻，远小于钢制车体，运营成本有所减低。3车顶没有设置空调设备的平台，使得车顶结构比较简易，制造工艺步较方便，维修也方便；4铝合金型材间的连接方式为插接，留出一定的可调量，可以保证车体的总体结构尺寸要求；5在车体的一些强度薄弱位置与重要位置，进行了加强设施，增加了筋板或使用了高强度的材料。1.4简述地铁车体总体设计A型地铁列车包括机车和车辆，其车体排列如图1.4所示。车体采用了铝合整体承载结构，焊接形势是全焊接，断面形状为V型，最大宽度为2780mm，位于底架门槛处，车体高度为2660mm，车体宽度为2803mm，车体长度为19001mm，车体总重量7.3吨。1.4.1车体承载结构的形式考虑到设计的合理性和美观性，将车体的外形设计为为鼓形,这样的设计能降低车辆在行驶中空气带来的阻力,进而减少车辆所消耗的能源。第二，参考了许多地铁车辆的经验，铝合金地铁车体用了大断面的地铁铝合金式中空挤压型材，并用以整体式焊接而成,铝合金地铁的车体是由底架、端墙，侧墙、车顶还有司机室等组成,合理的设计使车体能够承受垂向、横向、纵向、扭矩等载荷。同时，因为车体是由纵向的挤压式铝合金型材制造而成,所以整车连接不需要对接。而车体侧墙顶部也设置了雨檐。底架采用无中梁式结构。符合空气动力学要求。1.4.2底架组成模块1）车体的组成有侧墙，端墙，底架，车体，其中，底架是车体的基础，它是由各种横向和纵向的钢梁连接，而后组成的长方形构架。它承托起车体，同时，车体的底架承接着上部车体和车体内的装载物的重量，重量再通过上，下心盘传递给铝合金地铁车体的走形部，同时，车体底架还有一个重要的作用，在列车行驶的过程中，底架不但承受了机车的牵引力，还承受了列车运行过程中各种冲击力和其他外力在内的附加力。车体的一系列结构都由底架开始延伸，车体的缓冲装置和走行装置都与底架连接，而中间部分的车体由1～2位端底架地板组成，前端组成，边梁等零部件组合而成，现有的铝合金地铁车体底架组成比较复杂，一般是由端部，牵引缓和七大型材组成由焊接，装配而成。由于结构复杂，五块地板型材一般是通过对接的形式而成，结构紧凑，稳定性强，底架的边梁和两侧的地板型材采用的连接形式是搭接底架上安装了各种吊梁，线槽，吊卡，安装座等，这些装置的使用都是用来安装车钩缓冲，制动设备，各种机电设备等铝合金的车底架是用大型铝合金蜂窝状的挤压型材料焊接而成，其组成为端梁，侧梁，牵引梁，横梁和枕梁。在车的最前端还设置了一个能量耗散的区域，当车辆受到撞击时，这样的装置可以吸收地板水平方向的能量，这样可以保护乘客不受伤害。底架由空腔部分的纵向排列组成底架组成；底架，侧梁，挤压板，底架端墙附属部位等底架端部组成：挤压板，铝合金结构，主横梁，车钩的端梁底架设备的组成:轮对，转向架，驱动装置，空气干燥器，供风缸。车体底架1.4.3侧墙组成模块侧墙也是由很多个空腔结构排列而成，由于是地铁，所以左右各由四个车窗和五个车门，侧墙被分割成许多块，六块带窗框，窗下间壁，门间壁分部件和左右窗间壁，在铝合金车体上总共有12块，当车体各部分加工完毕，组装时每块分别与其车顶，地板拼接。铝合金车体侧墙的材料选择。侧墙，端墙的材料都是可阻燃的密胺树脂的胶合板。端墙，侧墙都具有隔热保温的功能，是因为在组装焊接前的端墙，侧墙的铝合金材料的内测都涂抹了一种阻尼浆的材料，这种材料可以保温。铝合金地铁车体的侧墙是由二面侧墙构成，两侧的侧墙是完全对称的，但是每侧侧墙分别是由六块大小不等的侧墙板组成，而且考虑到侧墙的安装性，每块的侧墙板都是由门上的立柱与侧墙型材组成，而且在中间部位的四块侧墙板上都开有窗户口，便于通风，两边的都是由门立柱和侧墙型材、端角柱组成。但是单块的侧墙板是由四块相同大小的侧墙型材直接焊接而成，侧墙的端部由门柱焊接形成封堵，车顶和门柱、底架连接。车体侧墙1.4.4端墙模块铝合金地铁车体的端墙是以左、右为对称的端墙板作为基础，在铝合金地铁车体的端墙结构中，小型铝材有立柱和弯梁连接部位的四块铝板、门角和门下边梁，其余的部件都是比较大型的中空挤压铝型材，材料类型为6005A-T6铝合金。车辆的端部结构比较简单，是铆接式的结构，端墙上用框架来固定过度设备，中间由横向梁连接。端墙主要用于安装空调的单元。端墙是由端墙板和横梁，门柱和端墙上横梁组成。而风挡式垫板直接焊接于横梁上，作用是安装风挡。考虑车体流线型结构外形风阻小的原因，端墙顶部的弯梁均需要将其拉弯，因此，端墙外形的质量大部分由型材的拉弯之后的质量来计算确定。同时，考虑到车体强度的要求，增加了门角结构与门下边梁，降低了车门门下和门角处的应力集中。车体侧墙1.4.5车顶组成模块车顶结构由波纹顶板，车顶边梁，车顶弯梁，空调机组，侧顶板，平台等组成。为了去满足铝合金车体尽可能实现轻量化的同时又满足强度和刚度的要求，将车体的圆顶两侧的型材设计为梯形式结构的型腔、而将中间的结构设计为方形的型腔。铝合金地铁车体的圆顶又分为小圆顶、中圆顶、边圆顶三种形式。这三种圆顶的断面结构大致相同，但是还是有纵向尺寸的不同之处。铝合金地铁车体的平顶结构由平台板、侧梁、端板组成。铝合金地铁车体的侧顶是由三根型材直接焊接而成，下部的型材与侧墙相连接。受电弓平台连接了侧顶和园顶。其中受电弓平台是由一个平台底板、左、右侧梁、受电弓端板等部件组成。车体车顶1.5铝合金地铁车体的材料选择铝在地壳中的含量比较高，占比仅次于氧和硅，位列第三，银白色轻金属，有较好的延展性，但强度较低，为了补偿这一缺点，经过合金化后，铝合金的强度明显提高了，但是和钢结构相比，铝的密度又比较低，所以铝合金制品在生产生活中应用特别广泛。解决了强度问题还有刚度问题，为了保障铝合金地铁车体的弯曲刚度，这里选取的断面系数是钢的3倍，在铝合金地铁车体设计中要考虑到铝合金的板厚度和断面高。铝合金车体中的许多的零部件连接有许许多多的方式，其中有焊接和铆接等结构。在这些连接中，焊接的难度比较大，实施操作起来比较复杂，而且焊接过程中发热比较严重，会产生较大的热应力。考虑在满足车体