夯实基础 (16)课件讲解.pptx

动车组轻量化技术

之轻量化结构

主要讲解内容“01车体结构优化02其它结构“

动车组轻量化技术之车体结构优化结构优化过程否开始输入构件初始几何尺寸利用前处理功能进行单元划分通过有限元程序对结构进行静、动力计算利用后处理功能显示计算结果目标满足否输入结构最优尺寸参数结束通过参数优化方法自动改变参数是

动车组轻量化技术之车体结构优化耐候钢（SPA）日本100系动车组我国的“168”客车车体钢结构自重仅为10.3t车体钢结构自重为13.1～13.2t

动车组轻量化技术之车体结构优化铝合金车体结构骨架外壳结构薄型材单壳结构中空型材双壳结构外侧板（单壳）侧柱（浮骨）车顶弯梁带棱大型挤压材料加强筋（棱）单壳横梁侧柱（浮骨）

动车组轻量化技术之车体结构优化日本最早的真正的铝合金制车辆是山阳电铁2000系，以A5083合金（Al–Mg系合金）和A6061系合金（Al-Mg–Si系合金）作为外板和小型骨架材料的平板主体的一次材料展开，形成外壳框架方式，基本上与钢制车结构相同。骨架外壳结构

动车组轻量化技术之车体结构优化采用航空骨架式铝合金车体结构

动车组轻量化技术之车体结构优化CRH2头车车体结构

动车组轻量化技术之车体结构优化薄型材(单壳)结构外侧板（单壳）侧柱（浮骨）车顶弯梁带棱大型挤压材料加强筋（棱）单壳横梁侧柱（浮骨）

动车组轻量化技术之车体结构优化以中空型材为中心构成的结构，称为双壳结构。中空型材双壳结构车顶板（双壳）泡沫吸振材料减振橡胶侧墙版（双壳）双壳

动车组轻量化技术之车体结构优化图片展示CRH2中间车体结构

双壳车体结构型材——侧墙顶部单壳车体结构型材——地板中空型材与单层型材断面比较

动车组轻量化技术之车体结构优化车顶板（双壳）泡沫吸振材料减振橡胶侧墙版（双壳）双壳中空型材（双壳）结构目前中空型材（双壳）结构是最好的车体结构，是世界高速动车组车体结构的发展趋势。双壳结构优点车体具有高刚性，增加了噪音透过损失，从而提高了车内的乘车舒适度。大幅减少零件的数量，扩大自动化焊接范围，降低了制造成本，提高了车体质量。薄型材（单壳）结构外侧板（单壳）侧柱（浮骨）车顶弯梁带棱大型挤压材料加强筋（棱）单壳横梁侧柱（浮骨）

动车组轻量化技术之其他措施车内设备的轻量化技术车内设备约占客车总重量的20％，轻量化具有重要意义。车内设备材料：应满足功能要求和防火阻燃要求装饰板应反映时代感满足轻量化要求

动车组轻量化技术之其他措施车内设备的轻量化技术车内设备如门、窗、行李架、座椅、供水设备、卫生设备等等，均可选用轻合金或高分子工程材料和复合材料，使设备重量大大减轻。车内装饰板材广泛采用薄膜铝合金墙板，工程塑料顶板等。仅座椅一项，日本采用铝－钢合制或全铝制双人座椅，其重量由原钢制的56kg分别降为32kg和24kg聚碳酸脂（PC）板材作为透明车窗材料，重量约为同厚度玻璃的1/15，而且透光、耐压、耐冲击均较普通玻璃好，能方便地制作车辆通长的车窗。

动车组轻量化技术之其他措施转向架结构轻量化技术降低转向架自重是高速转向架技术开发的一个重要方面，它对改善车辆振动性能和减小轮轨之间的动力作用均具有显著效果。国外高速转向架轻量化的主要措施之一是采用无摇枕结构。

动车组轻量化技术之其他措施转向架结构轻量化技术此外还有很多轻量化措施：构架结构轻量化轮对轻量化轴箱和齿轮箱采用铝合金制作采用焊接构架可比铸钢结构减重50％左右采用空心车轴和小直径车轮；采用S形薄辐板车轮铝合金轴箱的重量只有原来的40％左右，齿轮箱亦减到原来的56％

动车组轻量化技术之其他措施其它设备的轻量化100系采用直流牵引电机，每台重量为825kg(功率为230kw)，而300系采用交流感应电机后，每台重量仅为390kg(功率增至300kw)。ICE3的主变压器铁芯采用优质铁－铝合金，使导磁率提高4－5倍，又将铜编线改为铝编线，冷却使用硅油，这样其总重由11.5吨降为7吨等等。德国日本

通过对车体结构、转向架结构、车内设备及其它设备从选材和结构优化设计上采取措施，可使车辆自重（轴重）明显降低。动车组轻量化技术之其他措施53.639.5(编组平均的1节车辆的重量)(单位：吨)车身结构转向架电气装置车内设备100系300系

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