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和谐号车体的虚拟装配工艺优化设计

摘    要
随着科技和生活水平的提高，城市之间的距离越来越小，高速动车作为一种新的交通工具，正逐步代替原有的交通。本文对和谐号的和谐号车体结构进行了总体设计。根据国内外高速动车的发展概况和最新研究成果，以及为实现列车车体气密性和轻量化为目的，完成了和谐号动车组的车体结构总体设计。基本编组方案采用2动2拖，整车由8辆车组成，主要对头车车体进行了详细研究。首先，是对车体的材料选择，经过对耐候钢，不锈钢和铝合金的比较可以看得出，采用铝合金是最合适的。它可以降低车重，提高车辆加速度，降低运能消耗、牵引及制动能耗，减轻了对线路的磨耗及冲击,扩大了运输能力。其次是对车体的结构进行选择，主要以双壳结构为主，并引入了模块化的概念，把铝合金车体分成若干模块，包块底架模块，侧墙模块，车顶模块，端部模块和车体附件等五大部分，每一种模块单独加工，互不影响。最后把所有模块整合在一起，组成铝合金车体。
关键词：车辆工程；高铁；车体；铝合金

第一章 绪  论
 1.1 选题背景与意义
社会的进步和生产力的发展，推动着现代交通运输业的飞速发展。轨道交通历史悠久，由于其自身的特点和优势，成为地面交通的主要支柱之一。从世界第一条铁路建成开始并通车，铁路逐渐成为交通运输中的重要运输方式之一。
在几百公里内的短途运输中，内燃动车组和电力动车组是一种理想的交通工具。由这种固定编组、自带动力的列车，运用灵活，前后行驶无需调头，可增加发车密度，且污染小，能耗低，特别适用于小编组、大密度的客运组织形式。因此，动车组被一些发达国家普遍用于城际旅客运输。
2007年4月，我国成功实施了第六次铁路大面积提速，和谐号CRH动车组首次出现在中国铁路上，在既有线上实现了最高时速250公里的高速运营。这标志着我国既有线提速达到了世界先进水平，铁路技术装备进入了世界先进行列。
铝合金车体是轨道交通设备的重要组成部分，它体现了一个国家的工业技术水平，同时也反应了一个国家的人文特征。随着轨道交通事业的迅速发展和人们生活水平的提高，对车体综合性能的要求越来越高。动车组的车体结构设计不同于我国现行普通客车车体结构设计。为了满足高速列车的运用要求，对车体结构的要求也更加严格：第一是因为高速列车在交会和进入隧道时，压力波动明显增加，并且随着高速化、现代化的实现，需要增加许多设备安装在车体上，所以需要增加车体的强度；第二是由于车速的提高，轮轨间的动力作用加剧，单位重量需要的功率增加，所以需要努力减轻车辆自重。因此，和谐号车体结构研究就成为一个重要的课题。
车身结构和受力都较复杂。在结构上，车身必须满足动车车身总体布置的要求，强度上须满足其疲劳寿命要求，还必须具有足够的弯曲和扭转刚度，以承受运行过程中所受到的各种动载荷，保证在多种工况下，不致产生过大的应力和变形而损坏。城市轨道车辆要发展，车身轻量化是关键。车身轻量化可以减少列车运行阻力，降低列车牵引功率，提高速度。轻量化对于车辆来说就是节能，通过减轻车辆自重、降低每位旅客所占的重量，从而降低每位定员的牵引消耗。车辆轻量化减轻了对线路的磨耗，降低了线路的损耗量，延长使用寿命。

参考文献
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[17] Li Changxian, Sun Yannan, Li Chunying. Construction and Simulation on Traction Converter and Control System of EMU[Z].Dalian:Dalian Jiaotong University,2009

目   录

 

第一章  绪论 1

1.1 选题背景与意义 1

1.2 世界各国高速铁路发展概况 1

1.3模块化铝合金车身发展现状 3

1.3.1 动车车身模块化概念 3

1.3.2 车身材料的选用 3

1.4 主要研究内容及本文结构 5

1.4.1 主要研究内容 5

1.4.2 本文结构 5

第二章  CRH2动车组介绍 7

2.1 编组 7

2.2 主要技术参数 7

2.3 其余参数 8

2.3.1车门 8

2.3.2座椅 9

2.3.3车窗 9

2.4 设计标准 9

第三章  高速动车车身结构设计 10

3.1 概述 10

3.1.1车身承载结构特点 10

3.1.2车身用铝合金材料 10

3.2 车身轻量化 11

3.2.1 轻量化的目的 11

3.2.2 车身轻量化的主要措施 11

3.3 动车组车身结构 12

3.3.1 国外典型的铝合金车身结构 12

3.3.2单壳车身和双壳车身的比较 15

3.3.3 断面结构的选择 17

3.4动车组车身的结构组成 18

3.4.1底架 19

3.4.2 侧墙 20

3.4.3 车顶 21

3.4.4 端墙 21

3.4.5 司机室头部结构 22

3.4.6 车下设备舱 25

3.4.7 前罩开闭装置 25

3.4.8前头排障装置 25

第四章  车身气密性与校核 26

4.1 车身气密性要求 26

4.1.1 压力波对旅客舒适性的影响 26

4.1.2 气密性要求 27

4.1.3气密性处理 27

4.2 车身气密性的意义 27

4.3 车身垂向静载荷校核 28

4.3.1 作用在车身上的垂向静载荷Pst 28

4.3.2 校核 29

第五章  结论 30

5.1 论文总结 30

5.2 感想 30

致谢 32

参考文献 33

附录A：英文资料 34

附录B：英文资料翻译 41