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2。2车轴设计

CRH2车轴的设计是根据JIS：E4501标准，而生产是按照JIS：E4502标准的。

其拖车尺寸结构，如图2。1[9]。图中可以看出，车轴的两端部分是装有轴箱，中间装的是这次课题设计的重点车轮，最中间安装的是用于闸瓦制动的轴盘式制动盘。但是动力轴与非动力轴又有区别，因为轴上的空间有限，而没有安装轴盘式制动盘。

图2。1 CRH2车轴图纸

这种车轴采用的是空心车轴。因为空心车轴能降低质量，还能节省金属材料。而且根据材料力学的计算，空心车轴与实心轴，在外径相同的情况下，只要空心轴壁厚适当，那么抗扭转强度不会降低太大。在此可以用公式证明。

切应力对车轴影响最大，所以用切应力公式分析：

式中为最大切应力，为最大扭矩，为抗扭截面系数，为材料的许用应力。

在相同的情况下，只需比较抗扭截面系数就可以得出空心轴和实心轴应力的区别。

实心轴抗扭截面系数公式为：         (2。2)

空心轴抗扭截面系数公式为：

                                (2。3)

式中D为车轴的外径，d为车轴的内径，α为内外径比。

在转动中，车轴最薄弱处为直径为130mm处，取外径D=130mm，内径取d=60mm。

因此根据计算

所以空心车轴对强度影响不大。另外外空心车轴的好处能够让超声波探头穿过镗孔，从而降低了探伤的复杂度。

同时在此可以对车轴的设计进行传统的理论疲劳强度校核。如图2。2为车轴所受力的分布。

图2。2 车轴所受力的分布来:自[优.尔]论,文-网www.youerw.com +QQ752018766-

根据EN13104[10]标准，可以得到车轴强度的计算公式：

增载侧轴颈垂向力：           (2。4)

减载侧轴颈垂向力：  (2。5)

增载侧轮轨横向力：      (2。6)

减载侧轮轨横向力：      (2。7)

Y1和Y2合力：           (2。8)

增载侧车轮垂向支反力：

减载侧车轮垂向支反力：

式中各参数通过查阅相关文献得到，表2。3

表 2。3 车轴上的参数

车轴簧上质量m1(t) 12。4

车轮滚动圆名义半径R(mm) 430

车辆重心至轴中心线高h1(mm) 1055

轴颈中心距2b(mm) 2000

车轮两滚动圆之间距离2s(mm) 1493

左侧轴盘与左侧轴颈的垂直距离y1(mm) 393

右侧轴盘与左侧轴颈的垂直距离y2(mm) 1093

计算结果如下表，其单位均为N