摘要
C0-C0电力机车构架作为转向架的主要承载部件，它不仅要支撑车体、电机和各种零部件，而且需要传递车体和轮对之间的横向、垂向和纵向等各种力，其可靠性直接影响机车的性能和安全性，因此设计时不但要保证与其他部件接口形状及尺寸准确，而且需要满足机车的动力学性能和强度的要求。
本文通过转向架总体结构选型方案设计以及对构架结构参数的分析，在满足强度的要求下对构架进行设计。
关键词：C0-C0电力机车； 转向架； 构架； 结构设计
Abstract
C0-C0 locomotive frame as the main load-bearing components of bogie, it is not only to support the body, motor and all kinds of parts and components, but also need to pass between car body and wheels of transverse, longitudinal and vertical forces, its direct impact on the performance of locomotive reliability and security, so the design is not only to guarantee the accuracy of the interface with other parts shape and size, and need to meet the requirements of locomotive dynamic performance and strength.
Based on the bogie structure type selection design and analysis of the frame structure parameters, under the request of structure strength design of architecture.
Key words: C0-C0 electric locomotive, Bogie, frame, The structure design
目 录
第1章 绪论................................................. ..... 1 1.1 国内外C0-C0轴式机车转向架发展现状..................................1
1.2 SS9转向架总体概述..................................................2
1.3 本论文的主要工作.................................. ........... ......3
第2章 电力机车转向架结构方案选型设计............................ 4
2.1 C0-C0电力机车转向架设计原则.................. .............. .......4
2.2 转向架的作用与组成 ............... ............ ....................4
2.2.1转向架的基本作用及要求..........................................4
2.2.2转向架的组成....................................................5
2.3 转向架的结构选型.............................. ........... .........5
2.4 转向架结构设计参数................................. ...............6
2.5 本章小结...........................................................7
第3章 机车转向架构架相关结构选型与设计.......................... 9
3.1 电力机车构架焊接结构研究...........................................9
3.1.1母材焊接性分析..................................................9
3.1.2组焊工艺........................................................9
3.2 弹性悬挂系统定位分析..............................................12
3.2.1选型分析.......................................................12
3.2.2结构设计.......................................................13
3.2.3参数优化.......................................................14
3.2.4总结...........................................................15
3.3 牵引电动机悬挂....................................................15
3.4 电力机车制动装置介绍及其安装......................................19
3.4.1制动系统概述...................................................20
3.4.2制动装置的安装.................................................24
第4章 机车转向架构架结构设计................................... 25
4.1 转向架构架设计原则........................................... ....25
4.2 转向架构架的分类............................................ .......25
4.2.1 按设计和制造工艺分类.................................. ... ....25
4.2.2按轴箱及其定位装置的结构分类...................................25
4.2.3按构架的结构形式分类............................................26
4.3 SS3B转向架构架实例.................................................26
4.4 转向架构架结构设计............................................. ...29
4.4.1侧梁结构........................................................29
4.4.2牵引梁结构......................................................30
4.4.3横梁结构........................................................31
4.4.4端梁结构........................................................31
4.5 构架结构................................................... .... ...30 结论............................................................. ..........32 致谢............................................................... ........33 参考文献............................................. ........ ............34
第1章 绪论
在铁路科技突飞猛进的今天，为了提高运力，缓和铁路客运季度紧张的局面，发展高速列车已迫在眉睫，这也是铁道部跨越式发展思路。世界上列车的最高试验速度早在20世界90年代初就超过了500km/h，而最高运营速度也超过了250km/h，如法国的TGV 列车在1981年开通的法国第一条高速铁路东南线上的运营速度达到了270km/h。以德国、法国、日本等为代表的铁路发达国家在新的世纪里纷纷将铁路轮轨系统的发展作为了其国家交通发展的重要部分。由于电力牵引传动装置的快速发展再加上节约能源消耗和环境保护的重要性，内燃牵引已经不能满足高速列车功率大、轴重轻的要求，电力机车尤其是交流传动电力机车则成为了未来铁路机车发展的方向。
根据我过《中长期铁路网规划》发展目标，到2020年全国铁路运营里程将达到10万公里，主要繁忙干线实现客货分线，客运将建立省会城市以及大中城市之间的快速客运通道，规划建设“四纵四横”快速客运通道和三个城际客运系统。建设客运专线1.2万公里以上，客运速度目标达到200km/h以上。根据铁道部跨越式发展思路，已于2007年4月18日我国铁路进行了第六次大提速，只要干线速度达到了200km/h等级，个别区段实现了250km/h的速度等级。作为我国目前铁路牵引旅客列车功率最大的电力机车，SS9电力机车已成为铁路提速运输的主力。
1.1 国内外C0-C0轴式机车转向架发展现状
从国内机车发展历程来看，C0-C0轴式机车转向架主要应用于SS3B 、SS9以及SS9G 电力机车。下面主要介绍SS9以及SS9G 型电力机车转向架的详细情况。
SS9型客运电力机车是依据铁道部科技研究开发项目要求而设计的六轴干线客运电力机车，它用于牵引160km/h准高速旅客列车。其研制目的是加大机车功率，提高牵引力，以满足较大坡度线路的旅客列车提速需要，该车型是韶山型电力机车系列产品，在研制过程中坚持了简统化，标准化，系列化的原则。SS9型机车是吸取了SS8型机车和SS6B 型机车的成功经验，并溶进了先进技术设计而成。第一，二台样机于1998年12月26日竣工完成，并交付郑州机务段进行考验运用。为了牵引秦沈线过境旅客列车需要，SS9机车投入批量生产，其中，SS9-0001——0043号机车为SS9型；2002年，株洲厂从0044号机车开始了技术改造，主要对其通风方式，外形等方面进行了较大改动，形成了我们常说的SS9G 机车。
目前SS9和SS9G 机车总共已生产了100台左右，主要配属给沈阳铁路局沈阳机务段和北京铁路局北京机务段，在哈大线和秦沈线运用。
SS9和SS9G 机车转向架的主要结构特点是：采用轮对空心轴六连杆驱动装置，充分借鉴国产SS8型机车的成熟技术；二系弹簧采用高圆弹簧支承，配以垂向，横向液压减振器和抗蛇行液压减振器；一系是钢圆簧加液压减振器结构；转向架总静挠度较大；牵引电机全悬挂；基础制动装置采用独立单元式单侧制动；停车制动采用蓄能制动；牵引方式为双侧平拉杆；转向架还配有撒沙装置，接地装置，轮缘润滑装置，横向和垂向止挡等附属部件。其通过最小曲线半径为125m （v ≤5km/h），一系弹簧静挠度为54mm ，二系弹簧静挠度为90mm ，牵引点高460mm ，机车制动率为44%，160km/h紧急制动距离1560m ，停车制动率为15.6%，车体与转向架横向，垂向距离分别为30mm ，40mm 。其结构大体类似SS6B 机车构架，采用“目”字形箱形梁焊接结构，由两根鱼腹形直侧梁，两根横梁，两根端梁组焊而成，整体刚度，强度大。该转向架最大轴重转移量为18.19kN ，粘着利用率为91.6%，非线形蛇行临界速度达到300km/h，这些可以说是确保该型机车高速，平稳运行的充分条件。
1.2 SS9转向架总体概述
（1）构架
SS9型电力机车转向架构架由2根侧梁、1根前端梁、1根后端梁、中间横梁（一）、中间横梁（二）和各种附加支座等组成。各梁焊装后，构架成“目”字形结构。
（2）轴箱
轴箱装设在车轴两端的轴颈上，用来安装轴承，将全部簧上载荷，包括垂直方向的动载荷传给车轴，并将来自轮对的牵引或制动力传到转向架构架上去。此外，它还传递轮对与构架间的横向作用力。
（3）轴箱拉杆
拉杆组件由橡胶和拉杆组成，橡胶硫化在拉杆上。拉杆中间为圆形，两端成八字形，八字行面与轴箱体和构架拉杆座凹八字面装配，并用螺栓固定。这种结构，其轴箱拉杆刚度可以任意调整，以满足机车动力学性能的要求。
（4）弹簧装置
弹簧装置也称悬挂装置，包括弹性元件及减震器。机车动力学性能的好坏，与悬挂装置的结构形式及参数选择密切相关。良好的弹簧装置，能使机车平稳运行，振动减小；保
护车内各种设备免于振松、振裂、振坏；有助于减轻称无人员的疲劳，对行车安全有积极意义。对线路来说，由于弹簧设置的缓冲作用，也可减轻机车簧上部分振动对线路的冲击破坏作用。
1.3本论文的主要工作
对C0-C0轴式120KM/H机车转向架构架进行结构方案设计，并对焊接构架结构连接形式、弹性悬挂系统定位结构、电机悬挂支承、制动装置安装进行重点分析。
第2章 电力机车转向架结构方案选型设计
2.1 C0-C0电力机车转向架设计原则
C0-C0机车转向架是保证列车高速运行的关键部件，因此在设计机车转向架时应考虑一下基本原则：
（1） 采用先进的转向架悬挂技术
一系簧硬，二系簧软；一系并联垂向液压减震器；二系采用高挠柔性弹簧，匹配液压减震器实现垂向跟横向软特性，保证车辆具有良好的运行平稳性。合理匹配一系纵、横向刚度参数，实现一系列纵向、横向弹性参数相对独立。一系纵向刚度大，横向刚度小，有利于提高临界速度，保持驱动系统稳定，提高粘着利用率以及改善转向架动力学性能。
（2） 采用交流驱动驱动装置
交流传动技术结合先进的粘着利用控制技术，可以提高粘着利用率。
（3） 转向架曲线通过能力
一方面，改善列车的运行线路来提高转向架的曲线通过性能。另一方面，通过采用磨耗形踏面、软的二系悬挂以及抗蛇形减震器等措施对转向架参数进行设计，在满足机车直线运行性能的基础上较好的改善转向架曲线通过能力。
（4） 保证转向架具有高的安全性能、可靠性和低的维修工作量。
2.2转向架的作用与组成
2.2.1转向架的基本作用及要求：
1. 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。
2. 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。
3. 支承车体，承受并传递从车体至轮对之间或从轮轨之间的各种载荷及作用力并使轴重均匀分配。
4. 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。
5. 转向架的结构要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，减小振动和冲击，减小动应力，提高车辆运行平稳性、安全性和
可靠性。
6. 充分利用轮轨之间的粘着，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内停车。
7. 转向架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，装拆方便，以便于转向架可单独制造和检修。
2.2.2转向架的组成：
1. 轮对轴箱装置：轮对沿着钢轨滚动，除传递车辆重量外，还传递轮轨之间的各种作用力，其中包括牵引力和制动力。轴箱与轴承装置是联系构架（或侧架）和轮对的活动关节，使轮对的滚动转化为构架（或侧架）、车体沿钢轨的平动。
2. 弹性悬挂装置：为减少线路不平顺和轮对运动队车体的各种动态影响（如垂向振动，横向振动等），转向架在轮对与构架（侧架）之间或构架（侧架）与车体（摇枕）之间，设有弹性悬挂装置。前者称为轴箱悬挂装置（又称第一系悬挂），后者称为摇枕（中央）悬挂装置（又称第二系悬挂）。
3. 构架或侧架：构架是转向架的基础，它把转向架各零、部件组成一个整体。所以它不仅仅承受、传递各种作用力及载荷，而且它的结构、形状和尺寸大小都应满足各零、部件的结构、形状及组装的要求。
4. 基础制动装置：为使运行中的车辆能在规定的距离范围内停车，必须安装制动装置，其作用是传递和放大制动缸的制动力，使闸瓦与轮对之间或闸片与制动盘之间产生的转向架的内摩擦力转换为轮轨之间的外摩擦力（即制动力）。从而使车辆承受前进方向的阻力，产生制动效果。
5. 转向架支承车体的装置：转向架支承车体的方式（又称为转向架的承载方式）不用，使得转向架与车体相连接部分的结构及形式也各有所异，但都应满足一下基本要求：安全可靠的支承车体，承载并传递各作用力；为使车辆顺利通过曲线，车体与转向架之间应能绕不变的旋转中心相对转动；为使车辆稳定运行，车体与转向架之间应具有一定的回转阻力或阻力矩。
2.3 转向架的结构选型
C0-C0电力机车转向架设计为架悬式结构，该转向架结构特点如下：
构架为封闭箱形梁组成的“目”字型焊接钢结构，由于构架由中间横梁，大大提高了
构架的横向刚度和扭转刚度，同时方便实现驱动装置的安装。
轮对驱动装置有轮对轴箱、牵引电动机、齿轮传动系统、空心轴套、内箱、齿轮和轴承组成。内空心轴为锥形套结构，靠齿轮箱端焊有三爪传动盘，另一端采用端齿连接的三爪传动盘，以利于拆装。悬挂梁和空心轴套将电机、齿轮箱的连接进行加固，并实现驱动单元整体吊挂在构架上。轮对轴箱装置由整体钢车轮、空心车轴、铸钢轴箱和双列圆柱滚子轴承单元组成。
一系悬挂装置由两组下端加橡胶垫的螺旋钢弹簧、一系垂向减震器和单轴箱拉杆组成。轴箱拉杆两端装有橡胶关节，和轴箱染黄一起实现轴箱定位。
二系悬挂装置由两组下端加橡胶垫的高圆簧和各向减震器组成。构架每侧设置三组髙圆簧，垂向减震器、横向减震器，抗蛇形减震器每侧各设一个，呈斜对称布置。
牵引装置采用推挽式低位单牵引杆，一端安装在构架牵引横梁上，另一端安装在车体牵引梁上。牵引杆两端装有厚橡胶层的圆橡胶套筒关节，能适应转向架和车体间的相对运动，有效传递牵引力和制动力，并承受一定的冲击力。
基础制动装置采用轮盘制动方式，制动机构采用单元制动缸和浮动夹钳机构，在第一、三轴位设由带停放的单元制动器，以实现停放制动。
转向架上还设有速度传感器、接地装置、轴承温度检测装置以及各方向的安全止挡等附件。
2.4 转向架结构设计参数
机车轴式 C0-C0 机车轴重 25t 最高运行速度 120Km/h 轨距 1435mm 轴距 2250+2000mm 转向架总重 29t 每轴簧下重量 5.3t 轮径 1250mm（新造轮径）
1200mm （半磨耗计算轮径）
1150mm （到限轮径）
通过最小集合曲线半径 125m（机车速度小于等于5Km/h） 二系支承横向中心距 2050mm 牵引点距轨面高度 240mm 牵引电机悬挂方式 架悬式 传动比 4.8 齿轮模数 12 悬挂装置总静挠度 152mm 一系悬挂装置静挠度 52.6+5.6mm 二系悬挂装置静挠度 92.6+1.43mm 基础制动方式 轮装式盘形制动 制动倍率 2.4 弹簧停车制动率 0.404 参数计算根据GB 146.1-1983《标准轨距铁路机车车辆限界》要求进行计算。转向架结构图如图1所示：
图1 转向架结构图
2.5 本章小结
本章总结了C0-C0电力机车转向架设计时应考虑的基本原则，对转向架进行了方案设计，并阐述说明了转向架各主要零部件的结构特点及其作用。
第3章
机车转向架构架相关结构选型与设计
3.1电力机车构架焊接结构研究
构架作为机车的重要部件，是转向架的主体。构架将车体、轮对和电机连接在一起，不仅承受上部所有设备的重量，还要传递牵引力和承受走行过程中的各种冲击载荷。A 型电力机车构架是以箱型梁为主体的全焊接结构，构架主要材质为Q345E ，大部分焊缝为同种焊。接头形式有对接接头、角接接头等，其中大部分接头形式为坡口加角焊。由于构架使用板材较厚（以15-30mm 为主）且坡口较大，故焊缝焊接量较大，所以焊接变形的趋势也很大。而箱型梁的刚性又强，导致焊接产生变形后调修较为困难。
构架产生焊接变形的原因是由于其在焊接构成中受热不均，局部受热过高从而使构架内部产生不均匀的温度场，在此温度场的作用下构架产生了不均匀的塑性变形。同时在焊缝冷却的过程中，由于各部件之间的相互约束，导致材料不可自由收缩，从而产生残余应力。与构架焊后变形一样, 构架组焊后内部存在的残余应力对构架的整体质量也有很大的影响。在机械的使用过程中，发生意外破坏事故时，除材料本身的结构和强度之外，多数是由于残余应力的影响造成的。残余应力对材料疲劳强度的影响也尤为重要。因此在构架组焊工艺的制定过程中不仅要考虑如何控制焊后变形, 同时还应考虑如何控制残余应力。
3.1.1 母材焊接性分析
依据设计要求，此种电力机车转向架构架所用材料为Q345E 。材料的化学成分与机械性能见表
表1 Q345E 钢的化学成分
通过对表1的数据分析可得出影响板材焊接性的主要参数：碳当量CE 。
CE=[C+(Mn/6)+(Cr+Mo+V/5)+(Ni+Cu/15)](％) =0.354%~0.38%
当CE ≤0.4％时，Q345E 钢冷裂倾向小，焊接性较好，不需预热等特殊的工艺措施。
3.1.2组焊工艺
（1）焊接方法的选定
电力机车构架焊接采用的是熔化极气体保护焊，该方法具有焊接角度灵活、焊接速度快、熔敷率高等优点。采用80%Ar+20%CO2作为保护气体, 有良好的焊接工艺性能，焊缝力学性能优良。
（2）焊接参数的选定
若焊接参数制定不当，会使构架受热不均从而产生焊接变形，同时产生较大的焊接残余应力，退火后也会产生较大的焊接变形。在工艺试验的基础上，最终确定出各种板厚及焊角形式的焊接工艺参数。对于板厚大于25mm 的板材焊前须预热至120℃，采用多层多道焊时，层间温度须低于250℃。
环境因素对焊缝质量的影响不可忽视，若焊接后焊缝冷却速度过快则容易产生热裂纹，影响焊接质量。为了避免使用焊前预热的方式来消除热裂纹，就必须保证焊接作业时环境温度达到5℃以上。具体焊接次序见表2-表4。
表2
表3
表4
（3）焊接顺序选定 在横梁与侧架的对接焊缝的焊接过程中，焊接顺序尤为重要。要求由2名电焊工，采用对角线位置的对称焊接。为了控制横向尺寸，需要先焊接横向的焊缝，焊缝会发生纵向的收缩, 横向的尺寸就固定下来。再把构架立起，完成纵向的焊缝。
由于构架板材较厚，且坡口很大, 所以大量焊缝需采用多层多道焊的焊接方式。为了避免局部温度过高，产生残余应力过大，焊缝层间温度应控制在250℃以下。同时为保证生产效率, 在焊接侧架与横梁的对接焊缝时，先完成每条焊缝在焊角高度方向的50%, 再将构架翻转，完成另一侧焊缝的50%，如此反复直至完成全部焊缝的焊接。
（4）焊后消除应力处理
焊后采用550℃×3h 的SR 处理（消除应力处理），退火可以使残余应力松弛、减小扩散氢含量、消除应变时效脆化。
（5）焊后变形矫正
构架焊后变形的矫正工序是在制造过程中必不可少的，焊接变形的矫正措施主要包括机械矫正、火焰矫正及两者同时运用。采用二者并用的方式对构架进行焊后变形矫正。机械矫正主要针对大范围变形及扭曲变形等。对于小范围变形如盖板与立板焊接中产生的盖板边缘变形等采取火焰矫正, 即对部件进行局部加热，在高温处材料的膨胀受到本身的刚性约束，产生局部塑性变形，冷却后收缩，抵消了焊后在该处部位的伸长变形，达到矫正目的。
3.2弹性悬挂系统定位分析
车辆在轨道上运行时，将伴随产生复杂的振动现象。为了减少有害的车辆冲动，车辆必须设有缓和冲动和衰减振动的装置，即弹簧减振装置。车辆上采用的弹簧减振装置，按其主要作用的不同，大体上可分为三类：一类是主要起缓和冲动的弹簧装置，如中央及轴箱的螺旋圆弹簧；二类是主要起衰减振动的减振装置，如垂向、横向减振器；三类是主要起定位作用的定位装置，如轴箱轮对纵、横方向的弹性定位装置，摇动台的横向止挡或者纵向牵引拉杆。
上述各类装置在车辆振动系统中又称为弹性悬挂装置。这些装置对车辆运行是否平稳，能否顺利通过曲线并保证车辆安全运行，都起着重要作用，故应合理的设计其结构，选择适宜的各个参数。
3.2.1选型分析
为保证机车具有良好的运行品质和高可靠性，在轴箱与构架之间设置一系悬挂系统，在车体与转向架之间设置二系悬挂系统。这种两系弹性悬挂结构可以减小悬挂系统垂向合成刚度，增大机车总静挠度，从而改善机车的运行平稳性，减少对线路的动作用力。
（1）可选方案简介
对于电力机车，目前一系悬系统基本上有两种主要结构，一种双拉杆、上弹簧结构，另一种是单拉杆、双弹簧的结构形式。对于前者，主要通过钢弹簧提供一系悬挂的垂向刚度，双拉杆提供纵向和横向刚度，该结构可以适应较宽范围的横向刚度要求；而对于后者，结构较简单，一系悬挂的垂向和横向刚度主要靠钢弹簧提供，纵向刚度主要由单位拉杆提供。国内外运用经验表明：一系悬挂系统结构的确定需要具备系统的观点，恰当的一系悬挂参数需要以准确的动力学计算分析为依据。
（2）方案的选择
一系悬挂系统的特性参数需要满足机车动力学性能的要求，对于一系悬挂，当轮对定位采用单位拉杆加双弹簧的结构时，一系悬挂系统的纵向刚度主要由轴箱拉杆保证，垂向刚度和横向刚度主要由圆弹簧保证，其结构简单，且可实现一系纵向、横向刚度的相对独立，可根据设计需要方便准确的调节纵、横向刚度打的比例，使垂横向刚度解耦，这对于高速动力转向架是十分重要的。
一系悬挂还要满足驱动系统运动的需求。由于转向架驱动系统采用了轮对空心轴机构和电机弹性架悬结构，为满足空心轴机构正常工作，受空心轴与相邻部件之间运动间隙的
限制及受横向定位刚度的限制，因此一系悬挂系统垂向刚度不能做的太小。
鉴于上述原因，结合国内外该速度等级机车应用经验，一系悬挂垂向要“硬”，所以一系悬挂喜用选用了单拉杆加双弹簧的结构形式。
3.2.2 结构设计
一系悬挂系统采用单位拉杆加双弹簧的结构形式，双螺旋钢制圆弹簧作为承载体，被分别安装在轴箱体的两侧；轴箱与构架之间设置有一根轴箱拉杆，其两端采用弹性橡胶关节，机车运行时，轴箱拉杆起到传递牵引力和制动力等纵向力的作用。
为了改善螺旋圆弹簧的运用工况，降低其动载荷下的工作应力，在圆弹簧下方还设置了橡胶垫，该橡胶垫还可以防止电流直接通过轴箱轴承而电蚀。
另外，由于弹簧是一种几乎无阻尼的弹性元件，要使这种结构能确保机车具有良好的走形性能，尤其是高速时的稳定性能，还在每轴箱垂向并联了一个油压减震器，以达到衰减振动的目的。整个系统的结构如图1所示。
图1 一系悬挂系统结构
设计还考虑了轮对在构架下的所有运动，在每轴箱位设有垂向、横向限位系统，垂向止挡间隙为25mm ，横向止挡间隙为8mm ，垂向和横向运动被限制在止挡之内，限位的设计满足空心轴机构工作运动间隙要求。
为获得良好的动力学性能，弹簧制造时表明了其横向自由偏移的方向，在组装弹簧时按横向自由偏移的要求进行。这样保证了机车簧上载荷在一系悬挂系统内部的均匀分布，保证悬挂弹簧处于良好的组装状态，更好的保证机车优良的动力学运行品质。
3.2.3参数优化
以提高机车运动稳定性为目的，对一系悬挂系统的参数进行优化设计。运行稳定性的主要指标为临界速度，分析时兼顾机车其他性能，如曲线通过及牵引性能等。
（1）一系纵向刚度对运动稳定性的影响
图2给出了一系悬挂纵向刚度对机车临界速度的影响。由图2可见，当一系纵向刚度值小于10MN/m时。机车临界速度随着刚度值的增加而增加，并且增长幅度非常明显，刚度值为10MN/m时，机车临界速度超过了350Km/h。当刚度值大于10MN/m后，随着刚度值的增大，机车临界速度反而降低，且降低幅度较前者增加幅度要平缓的多，尤其在刚度值大于20MN/m之后变化甚微。
因此，一系纵向刚度值取10MN/m左右时，机车运动稳定性最佳，但是，相对于120Km/h的电力机车，一系弹簧纵向刚度值对运动稳定性的影响不大。
图2 临界速度随一系纵向刚度变化
（2）一系横向刚度对运动稳定性的影响
图3给出了一系悬挂横向刚度对临界速度的影响。从图3可以看出，随着一系悬挂横向刚度的增大，机车运动稳定性也得到改善。同时，当横向刚度值小于5MN/m时，随横向刚度的增加。机车临界速度增长幅度较大，而当横向刚度大于5MN/m时，机车临界速度随横向刚度增加而增长的幅度较为平缓。另一方面，横向刚度的增大将对机车曲线通过性能不利，根据120Km/h的电力机车运行稳定性来看，一系悬挂横向刚度取2MN/m时，横向性能已经满足该速度下的运行平稳性。
图3临界速度随一系横向刚度变化
3.2.4总结
从上述的分析可知：一系悬挂系统选用单位拉杆加双弹簧的结构形式，转向架一系悬挂系统的纵向刚度由轴箱拉杆保证，轴箱拉杆能够实现较大的纵向刚度，这有利于保证驱动能力，提高粘着利用，同时也保证了机车运行的临界速度；垂向刚度和横向刚度由圆弹簧保证，这两个刚度参数是相关联的，通过动力学仿真分析对其进行合理优化，这样，一系悬挂的纵向刚度和横向刚度分别得到保证，使机车具有良好的动力学性能。
3.3 牵引电动机悬挂
牵引电动机在机车上的安装，一般都采用弹簧悬挂的安装方法，以减小动作用力对电机和线路的破坏作用。所以通常把牵引电动机在机车上的安装称为点击悬挂。
牵引电动机输出的功率和转矩，必须传递到机车的轮轴上，才能发挥其牵引作用。传动装置就是实现电机到轮轴功率、转矩传递的装置。
点击悬挂方式和传动装置，有着不可分割的关系。不同的点击悬挂方式，传动装置也就不同。牵引电动机的悬挂方式大致可分为轴悬式、架悬式、体悬挂3大类。轴悬式又称为半悬挂式，架悬式和体悬挂又称为全悬挂式。
牵引电动机的安装方式，包括牵引电动机架悬式和体悬式两类，把牵引电动机悬挂在转向架构架上，位于一系悬挂之上，二系悬挂之下，称为架悬式；把牵引电动机装在车体底部，位于二系悬挂之上，称为体悬式。
牵引电动机架悬式，广泛应用于世界各国速度较高的机车和动车上，其主要特点是将牵引电动机固装在转向架构架上，因此牵引电动机全部质量等于簧上质量。牵引电动机输出轴与轮对之间的驱动装置需要采用能适应各方向相对位移的弹性联轴器作为中间联接装
置并传递扭矩。弹性联轴器在结构上可以采用弹性元件（钢弹簧或橡胶块）, 也可以采用具有橡胶衬套的连杆关节机构。
牵引电动机架悬式的优点是：牵引电动机全部是簧上质量，因而簧下质量较小，轮轨垂向动荷载较小，有利于高速运行。因线路不平顺和轮轨冲击所引起的轮对垂向和横向加速度，不会直接传到牵引电动机和牵引齿轮副，例如当车轮的垂向加速度为10g 时，牵引电动机的垂向加速度只有0.5g ，牵引电动机及牵引齿轮副的工作条件大为改善，故障率减少，工作寿命延长。机车速度愈高，上述优点愈明显。通常认为，机车最大运用速度超过120km/h就应采用牵引电动机架悬式。
架悬式驱动机构，按弹性联轴器的结构和布置方式不同，可分为电机空心轴驱动装置和轮对空心轴驱动装置两大类。
电机空心轴驱动装置，特点是牵引电动机固装在转向架构架上，而牵引齿轮箱是轴悬的。牵引电动机的电枢轴是空心的，传递扭矩的丑轴从空心电枢轴中穿过。牵引电动机空心电枢轴的输出超矩，经齿形联结器、扭轴、弹性联轴器、小齿轮、大齿轮驱动轮对转动。扭杆端的齿形联结器和扭轴与空心电枢轴之间的间隙，允许扭杆倾斜，以适应牵引电动机与轮对之间各个方向的相对位移。见图
1
图1 电机空心轴驱动装置示意图
1—轮对；2—齿轮箱；3—小齿轮；4—弹性联轴器；5—牵引电动机；6—扭轴；7—齿形联结器。
此处的牵引齿轮箱是承载部件, 比较重。小齿轮轴用轴承支承在齿轮箱上，齿轮箱的一
端用滚动抱轴承支承在车轴上，另一端弹性吊挂在转向架构架上。大齿轮固装在车轴上。大齿轮的全部质量和齿轮箱约2/3的质量由车轴支承，为簧下质量，小齿轮的全部质量和齿轮箱约1/3的质量为簧上质量。
电机空心轴驱动装置布置紧凑、尺寸小、重量轻，其缺点是簧下质量较大、牵引电动机长度缩短，对提高功率不利。另外，整个传动系统的扭转刚度较小，如果各弹性元件的刚度选择及匹配不恰当，会使轮轨间的黏滑振动增大，容易诱发空转，影响机车黏着牵引力的正常发挥。
轮对空心轴驱动装置，特点是大齿轮用滚动轴承支承在空心轴套上，而空心轴套紧固在牵引电动机的机体上。在空心轴套内又贯穿一根空心轴，包在车轴外面，此空心轴是转动的，用来传递牵引电动机的扭矩。空心轴是一端通过连接盘、弹性元件与大齿轮相一端通过连接盘、弹性元件与大齿轮相连。另一端通过连接盘、弹性元件与轮心相连。牵引电动机扭拒由小齿轮、大齿轮，经弹性元件、空心轴，传至空心轴另一端的弹性元件，传递给车轮，再经车轴传至另一侧的车轮。这种驱动装置称为轮对空心轴两级弹性驱动装置。见图2。
图2 轮对空心轴驱动装置示意图
1—弹性元件；2—空心轴；3—轮对；4—轴承；5—牵引齿轮；6—牵引电动机；7—空心轴套。
中国的东风11 型客运内燃机车、韶山8型客运电力机车等采用这种装置。空心轴两端的弹性元件为弹性六连杆机构，分别与大齿轮及轮心相连，用来传递扭矩，并且有良好
的运动学性能。轮对空心轴两级弹性驱动装置的优点是：簧下质量轻，轮对与牵引电动机之间得到两级弹性隔离，因此有较好的动力学性能，弹性六连杆机构的径向刚度很大，与车轴保持同心，不产生离心力而形成附加载荷和应力。其缺点是结构比较复杂。
牵引电动机体悬式，高速动车组的最高运行速度为200 km/h～350 km/h，当动车组为动力集中式时，即动车组的两端为动力车，中间为拖车，则动力车的功率较大，牵引电动机较大、轻重。如果把牵引电动机置于转向架构架上，则转向架的质量及转动惯量增大，难于保证高速时转向架的蛇行稳定性。此时，必须把牵引电动机悬挂在车体的底部，使其成为二系簧以上的质量，这就称为牵引电动机体悬式。与架悬式相比，体悬式转向架的质量及转动惯量大为减小，高速时转向架的蛇行稳定性较好。当速动车组为动力分散式时，即动车组中有多辆动车，则每辆动车的功率较小，牵引电动机较小、较轻，则不一定要采用牵引电动机体悬式，有可能仍采用结构较简单的牵引电动机架悬式，高速时转向架的蛇行稳定性仍可得到保证。
牵引电动机体悬式驱动装置，牵引电动机悬挂在车体上，其输出扭矩通过齿轮箱（装在车体上）、万向轴、小齿轮、大齿轮传至轮对。牵引电动机体悬式驱动装置必须适应车体与转向架之间的相对运动以及转向架与轮对之间的相对运动。图3 中的关键部件关节联轴器就是用来适应车体与轮对之间的相对运动的，包括垂向、横向及各个回转方向的相对位移。传递扭矩的万向轴的长度必须能够灵活伸缩，以适应车体与轮对之间较大的相对运动。 牵引电动机半体悬式 牵引电动机体悬式的另一种形式。牵引电动机的一端与车体相联接，另一端吊挂在转向架构架上。牵引电动机输出扭矩通过轮对空心轴两级弹性驱动装置传至轮对。牵引电动机及驱动装置的大部分质量由车体承担，小部分质量由转向架承担。这种装置结构复杂，其动力学性能与体悬式接近。
图3 牵引电动机体悬式驱动示意图
综上所述，电力机车在120KM/h运行情况下，为保证机车运行平稳，故选择架悬式悬挂电机能够保证机车运行的各项性能。
3.4电力机车制动系统介绍及其安装
C0-C0电力机车一般采用电气制动方式制动。电气制动是动力制动的一种，而动力制动是指利用动力传动系统（装置）或其一部分产生制动力的制动方式。在液力传动内燃机车或动车组上，利用液力传动装置的液力变矩器涡轮反转（或利用液力制动器）产生制动力被称为液力制动；在采用电力传动装置产生制动力的动力制动方式称为电气制动。
电制动特性是指按预定控制规律实现的电制动力随列车速度变化的特性。根据电制动速度范围、制动功率、电空复合制动调节要求，电制动力可以调节撑等制动功率或等制动力两种特性，在等制动功率特性下，在中高速范围内制动力随速度降低而增大，制动力与速度乘积等于制动功率，在低速下受最大制动电流和轮轨黏着限制，取不随速度变化的等制动力特性；在等制动力特性中，在整个速度范围内制动力保持不变，但制动力的大小受牵引电机制动功率和制动电流的限制。
列车制动工况所需要的制动力特性与牵引特性相似，一般希望在高速度下制动力要小，以充分利用轮轨黏着，随着速度的降低，希望制动力越来越大，以满足制动距离、制动平均减速度的要求。由以上两种特性可以看出，等制动功率特性可以独立使用或与具有等制动力的其他制动方式复合成所要求的制动特性；等制动力特性一般不适合独立承担制动减
速的要求，而要与具有等制动功率特性的其他制动方式复合使用，才能较好的与轮轨间的黏着关系相适应。
在空电复合制动模式下，电制动力可以实时调整为所需大小，而不按预定规律调整；在等速模式下，电制动力根据目标速度控制指令系统给出的减速要求，实时调节制动力的大小。
用来控制机车车辆速度或使之停车的装置统称为制动系统。它由机车制动装置和车辆制动装置组成。当前在铁路机车车辆牵引传动和制动系统中，采用了机械、电气、空气、和液压等技术来传递各种作用力和能量列车制动装置，通常包括风源及其净化装置。
3.4.1制动系统概述
3.4.1.1制动系统组成
制动装置一般可分为两大组成部分：
1.制动机——产生制动原动力并进行操纵和控制的部分。
2. 基础制动装置——传送制动原动力并产生制动力的部分。
列车制动在操纵上按用途可分为两种。
1. 常用制动——正常情况下为调节或控制列车速度，包括进站停车所实行的制动。其特点是作用比较缓和而且制动力可以调节，通常只用列车制动能力的20%-80%，多数情况下只用50%左右。
2. 紧急制动——紧急情况下为使列车尽快停住为实行的制动（在我国，也称“非常制动”），其特点是作用比较迅猛，而且要把列车制动能力全部用上。
从司机实施制动（将制动手柄移至制动位）的瞬间起，到列车速度降为0的瞬间止。列车所驶过的距离，称为列车的“制动距离”。这是综合反映列车制动装置的性能和实际制动效果的主要技术指标。
闸瓦制动，又称踏面制动，是自有铁路以来使用最广泛的一种制动方式。它用铸铁或其他材料制成的瓦状制动块（闸瓦）紧压滚动着的车轮踏面，通过闸瓦与车轮踏面的机械摩擦将列车的动能转变为热能，消散于大气，并产生制动力。其他制动方式除闸瓦制动外，铁路机车车辆还有一些其他制动方式。
3.4.1.2制动方式
1. 盘形制动
盘形制动（摩擦式圆盘制动）是在车轴上或在车轮辐板侧面装上制动盘，一般为铸铁圆盘，用制动夹钳使合成材料制成的两个闸片紧压制动盘侧面，通过摩擦产生制动力，把列车动能转变成热能，消散于大气。
与闸瓦制动相比，盘形制动有下列主要优点：
（1）可以大大减轻车轮踏面的热负荷和机械磨耗。
（2）可按制动要求选择最佳“摩擦副”（采用闸瓦制动时，作为“摩擦副”一方的车轮的构造和材质不能根据制动的要求来选择），盘形制动的制动盘可以设计成带散热筋的，旋转时它具有半强迫通风的作用，以改善散热性能，为采用摩擦性能较好的合成材料闸片创造了有利的条件，适宜于高速列车。
（3）制动平稳，几乎没有噪声。
但是，盘形制动也有它不足之处：
（1）车轮踏面没有闸瓦的磨刮，轮轨粘着将恶化，所以，还要考虑加装踏面清扫器（或称清扫闸瓦），或采用以盘形为主、盘形加闸瓦的混合制动方式，否则，即使有防滑器，制动距离也比闸瓦制动要长。
（2）制动盘使簧下重量及其引起的冲击振动增大，运行中还要消耗牵引功率。
2. 磁轨制动
磁轨制动（摩擦式轨道电磁制动）是在转向架的两个侧架下面，在同侧的两个车轮之间，各安置一个制动用的电磁铁（或称电磁靴），制动时将它放下并利用电磁吸力紧压钢轨，通过电磁铁上的磨耗板与钢轨之间的滑动摩擦产生制动力，并把列车动能变为热能，消散于大气。
与闸瓦和盘形制动相比，磁轨制动的优点是，它的制动力不是通过轮轨粘着产生的，自然也不受该粘着的限制。高速列车加上它，就可以在粘着力以外再获得一份制动力，使制动距离不致于太长。磁轨制动的不足之处是，它是靠滑动摩擦来产生制动力的，电磁铁要磨耗，钢轨的磨耗也要增大，而且，滑动摩擦力无论如何也没有粘着力大。所以，磁轨制动只能作为紧急制动时的一种辅助的制动方式，用于粘着力不能满足紧急制动距离要求的高速列车上，在施行紧急制动时与闸瓦（或盘形）制动一起发挥作用。
3. 轨道涡流制动
轨道涡流制动又称线性涡流制动或涡流式轨道电磁制动。它与上述磁轨制动（摩擦式
轨道电磁制动）很相似，也是把电磁铁悬挂在转向架侧架下面同侧的两个车轮之间。不同的是，轨道涡流制动的电磁铁在制动时只放下到离轨面几毫米处而不与钢轨接触。它是利用电磁铁和钢轨的相对运动使钢轨感应出涡流，产生电磁吸力作为制动力，并把列车动能变为热能消散于大气。
轨道涡流制动既不通过轮轨粘着（不受其限制），也没有磨耗问题。但是，它消耗电能太多，约为磁轨制动的10倍，电磁铁发热也很厉害，所以，它也只是作为高速列车紧急制动时的一种辅助制动方式。
4. 旋转涡流制动
旋转涡流制动（涡流式圆盘制动）是在牵引电动机轴上装金属盘，制动时金属盘在电磁铁形成的磁场中旋转，盘的表面被感应出涡流，产生电磁吸力，并发热消散于大气，从而产生制动作用。
与盘形制动（摩擦式圆盘制动）相比，旋转涡流制动（涡流式圆盘制动）的圆盘虽然没有装在轮对上，但同样要通过轮轨粘着才能产生制动力，也要受粘着限制。而且，与轨道涡流制动相似，旋转涡流制动消耗的电能也太多。
5. 电阻制动
电阻制动广泛用于电力机车、电动车组和电传动内燃机车。它是在制动时将原来驱动轮对的自励的牵引电动机改变为他励发电机，由轮对带动它发电，并将电流通往专门设置的电阻器，采用强迫通风，使电阻发生的热量消散于大气，从而产生制动作用。
6. 再生制动
与电阻制动相似，再生制动也是将牵引电动机变为发电机。不同的是，它将电能反馈回电网，使本来由电能或位能变成的列车动能获得再生，而不是变成热能消散掉。显然，再生制动比电阻制动在经济上合算，但是技术上比较复杂，而且它只能用于由电网供电的电力机车和电动车组，反馈回电网的电能要马上由正在牵引运行的电力机车或电动车组接收和利用。
上述各种制动方式中，除磁轨制动和轨道涡流制动外，都要通过轮轨粘着来产生制动力并受粘着限制，所以习惯上统称为“粘着制动”，并把不通过粘着者统称为“非粘（着）制动”。
目前已投入实际运用的电力制动有电阻制动、再生制动、盘形涡流制动等。由于电力
制动在低速区无制动力，因此，空气制动是必不可少的，电力制动具有不受闸瓦等摩擦系数的影响，且能大幅度降低闸瓦和车轮的磨耗的优点。
1. 电阻制动
电阻制动是将牵引主电动机作为发电机, 利用动能发电并将电能通过车辆上的制动电阻器转变为热能, 从而获得制动力的方式“电阻制动主要由直流电动机与电阻控制装置组成”
2. 再生制动
再生制动是将牵引主电动机作为发电机，利用动能发电，并将电能反馈给电网，从而获得制动力的方式，这种方式与电阻制动相比，可节省电能，且不需大而重的制动电阻器，再生制动采用直流电动机和斩波控制装置的组合方式，但近年来已广泛采用交流电动机和逆变器控制装置的组合方式。
3. 盘形涡流制动
盘形涡流制动的电磁铁是相对车轴上的制动盘间隙安装的, 当制动盘旋转时, 电磁圈流过电流，便会在制动盘上产生涡流，涡流产生的电磁力就成为制动力，它是依靠涡流发热而消耗动能的，电力制动与空气制动的协调控制为了减少闸瓦磨耗和获得高效制动力，应优先使用电力制动，但是, 在电力制动失效时, 则必须依靠空气制动。因此，必须进行电力制动和空气制动的协调(电空协调) 控制。
3.4.1.3制动机种类
按制动原动力和操纵控制方法的不同，机车车辆制动机可分类为：手制动机、空气制动机、真空制动机、电空制动机和电（磁）制动机。
手制动机
手制动机的特点是以人力为原动力，以手轮的转动方向和手力的大小来操纵控制。它构造简单、费用低廉，是铁路上历史最悠久、生命力最顽强的制动机。铁路发展初期，机车车辆上都只有这种制动机，每车或几个车配备一名制动员，按司机的笛声号令协同操纵。由于它制动力弱、动作缓慢、不便于司机直接操纵，所以很快就被非人力的制动机所代替。非人力的制动机成了主要的制动机，手制动机退居次要地位，成了辅助的备用的制动机。但是它的这个“配角”的地位很牢固。在调车作业、车站停放或者主要制动机突然失灵时，手制动机仍然是一个简单有效的救急的制动手段。
3.4.2制动装置的安装
120Km/h电力机车基础制动装置采用单元独立制动器，每台转向架共有6个制动器。在制动器箱体内，安装有制动杠杆和闸瓦间隙自动调整器，制动器箱体处安装制动缸、闸瓦、闸瓦托和闸瓦托吊杆，每个制动器安装有两个闸瓦。组装好的制动器作为一个独立部件通过用螺栓联接在构架的制动器安装座上，每个制动器重85Kg 。
第4章 机车转向架构架结构设计
构架是转向架的重大部件之一，是转向架众多部件联接的基体。构架也是承载和传力的基体。机车运行中，构架除承受垂向重力、纵向的牵引力、制动力及横向的离心力、轮轨侧压力等力外，还常常经受很严重的动作用力和冲击载荷。
4.1转向架构架设计原则
1. 构架是转向架的一个重要部分, 它是转向架其它零部件的安装基础。因此，设计时必须全面考虑构架与各有关零部件的相互位置等问题。
2. 构架各梁应尽可能设计成等强度梁，以保证能获得最大强度和最小自重。近代大功率高速机车，为了减轻轴荷重而对减轻构架的自重提出了更高的要求。
3. 构架各梁的布置应尽可能对称，以简化设计和施工。如对称布置有困难，也要尽可能减少不相同零件的数量。
4. 各梁本身以及由各梁组成构架时, 必须注意减小应力集中。因此，各梁相交处的过渡要平缓、圆滑，切口处要相应补强。
5. 除了保证强度外，构架还要有足够的刚度。因为刚度不足时会造成载荷分布不均匀或各梁本身产生自振等问题。
6. 采用电焊结构时必须注意施工方便，具有足够的焊缝尺寸；焊缝应布置在应力较小处, 并满足一般焊接结构的要求。焊缝还应便于检查和修理。焊接后应消除内应力。
7.在构架上需考虑设有机车出轨后使机车复位的支承部位
4.2转向架构架的分类
4.2.1按设计和制造工艺分类
转向架构架就设计和制造工艺而言，分为铸钢构架和焊接构架。焊接构架又可分为钢板焊接构架和压型钢板焊接构架。铸钢构架由于质量大，铸造工艺复杂，目前在电力机车上已很少采用；焊接构架质量轻，各梁都为中空箱型构件，使用材料省、强度个刚度都能得到保证，所以得到了普遍的采用。尤其压型钢板焊接构架，各梁按等强度梁设计制造，气箱型截面的尺寸依各部委受力情况而大小不等，使各截面的应力相近，具有足够的强度，怯质量轻，材料利用率高。但由于制作是必须具备1000t 以上打醒水压机和大型加热炉，成本比一般钢板焊接构架高，现已很少采用。
4.2.2按轴箱及其定位装置的结构分类
根据轴箱及其定位装置的结构，构架又分为有导框式和无导框式。构架采用无导框轴箱定位方式时不需要开切口，可避免强度削弱。近代干线电力机车，尤其是高速电力机车越来越广泛的采用无导框式钢板焊接结构的转向架构架。
4.2.3按构架的结构形式分类
根据构架的结构形式，转向架构架有封闭式构架和开口是构架之分。封闭式构架又有“日”形（两轴转向架）和“目”字形（三轴转向架）构架。
转向架构架主要由左右侧梁，一根或几根横梁（两轴转向架为一根，三轴转向架为两根）以及前后端梁组焊而成。有的转向架构架没有端梁，称为开口式或H 形构架；有端梁的构架称为封闭式构架。
侧梁是构架的主要承载梁，是传递垂向力、纵向力和横向力的主要构件，现代电力机车车体和车上部质量几乎都是通过旁承支承在构架侧梁上的。
横梁和端梁用来保证构架在水平面内的刚度，保持各轴的平行及承托牵引电动机。砂箱一般安装在前后端梁上。
4.3 SS3B转向架构架实例
SS 3B 电力机车转向架构架是由两根侧梁（分左、右）、一根前端梁、一根后端梁、两根中间梁及各种附加支座等组成。各梁焊装后，构架成“目”字形结构。如图4-1所示。
SS 3B 机车转向架构架主要技术参数
外形尺寸 920×2718×6925㎜ 两侧梁横向中心线间距 2110㎜ 旁承前后中心线间 2087±1㎜ 同一轴拉杆座与圆弹簧拉杆座八字面中心线距离 940±1㎜ 构架总重 5103kg
图4-1 SS 3B 机车转向架构架
1—前端梁；2—侧梁；3—垂向减振器上座；4—中间梁；5—旁承定位座；
6—摩擦减振器座；7—横向减振器座；8—侧梁；9—螺栓；10—铭牌；
11—旁承定位座（二）；12—中间梁（二）；13—接地台；14—后端梁。
1. 侧梁
侧梁分左、右各一根，侧梁由侧梁体、圆弹簧拉杆座、拉杆座、拉杆体座、定位块和牵引座等组成。侧梁体由上、下盖板（20钢板Q235A ）和2块立板（16钢板Q235A ）焊成箱形凸梁体；牵引座、圆弹簧拉杆座和拉杆座均为ZG230-450铸钢件，它们均焊装于侧梁体下部；拉杆体座是由Q235A 钢板组成的侧梁体和拉杆座中间的连接体；定位块为30mmQ235A 钢板，焊装于侧梁上部。侧梁在焊装后，必须调梁，梁体上挠度不大于5㎜，旁弯不直度不大于3㎜。
2. 前端梁
前端梁是由一根钢管和制动器安装座组成。钢管为φ194×10㎜10号无缝钢管，长度为2360㎜；制动器安装座由立板和制动座安装板组成，材料均为Q235A 钢板。前端梁与侧梁组装时，前端梁钢管插入侧梁φ196㎜孔内，然后施焊，焊角高度8㎜。
3. 中间梁和后端梁
中间梁和后端梁均由上下盖板（20钢板Q235A ）、2块立板（16钢板Q235A ）焊成箱形梁体，在它的下方焊有制动座安装板（16钢板Q235A ）、电机悬挂吊座（ZG230-450）、1根防落框（8钢板Q235A ）和定位板。中间梁在上盖板上还装有尾销框。
4. 附属部件介绍
附属部件包括旁承座、各种减振器座（横向液压减振器座、横向摩擦减振器座和垂向液压减振器座）和接地台，各座材料均为Q235A 或ZG230-450。另外，在每个转向架构架左侧梁立板上装有铭牌1块，上方是制造厂家，下方是编号和出厂日期；编号“车号×2—1”为前转向架；编号“×2”为后转向架。
5. 砂箱装置
为了提高机车粘着系数，可给钢轨面撒砂，因而在每台转向架前后四角处设置了4个砂箱，每个砂箱容积为0.1m 3，每台机车总砂箱容积为0.8m 3。
砂箱装置由砂箱、砂箱盖、支架、排石器等组成，砂箱装置均为板材焊接结构，在组装砂箱前应对焊缝外观、 砂箱盖密封情况进行检查。在机车出厂前，应对排石器角钢下端至轨面尺寸70—80㎜进行检查，符合要求方能出厂。
6. 尺寸检查
（1）第三位拉杆座对第一位、第二位拉杆座对角线检查。相对应的两对角线之差不大于5㎜。
（2）. 两侧梁相对应的拉杆座内侧面距离为1855±1㎜。
（3）. 同一轴同侧拉杆座与圆弹簧拉杆座八字面中心线距离940±1㎜。
（4）. 制动器安装座横向距离1528±3㎜。
（5）. 八字面处尺寸460
±2㎜。
（7）. 同侧前后旁承座距离2087±1㎜。
（8）. 旁承横向距离2110mm 。
4.4 转向架构架结构设计
通过对SS3B 构架的实例分析以及构架的设计原则，该构架设计为“目”字形焊接钢结构，由两根箱形侧梁、两根箱形横梁和两根箱形端梁构成，各梁均为薄板焊接而成的箱形梁。
4.4.1 侧梁结构
侧梁设计时尽可能考虑成等强度梁，其中部截面大于两端截面且为平直的箱型梁体，其上盖板上有二系簧座。横向减震器座、二系垂向止挡座、摇头止挡座等、下盖板上有一系垂向止挡座、一系横向止挡座、抗蛇形减震器座、二系横向止挡座、制动夹钳吊挂座。下盖板与拉杆之间设有二系垂向减震器座。靠中间的上盖板厚20mm ，靠两边的上盖板厚14mm ，下盖板厚为24mm ，立板厚为12mm ，在梁体内的适当部位设置厚度为8mm 钢板作为内部筋板。侧梁结构如图4-2所示。
0. 17㎜，用样板检查。 （6）. 同一侧第一位拉杆座对第二位、第三位拉杆座距离各为1360±1.5㎜，3360
图4-2 侧梁结构
1-箱型梁； 2-下盖板； 3-上盖板。
4.4.2 牵引梁结构
为了便于实现低位牵引的布置，牵引梁选用下凹鱼腹形箱型梁体，其上没有电机悬挂座、制动夹钳吊挂座、耦合减震器座等，上盖板厚为14mm ，下盖板厚均为22mm ，立板为14mm ，内部设置厚度为8mm 的筋板。牵引梁如图4-3所示。
图4-3 牵引梁结构
1—底架缓冲座； 2—加强筋板； 3—后立板； 4—缓冲座安装梁； 5—前立板； 6—上盖板； 7—下盖板； 8—托板； 9—前板。
4.4.3 横梁结构
横梁具有增强构架的整体性，提高构架的整体抗变形能力和抗扭强度等重要作用。构架横江采用下凹鱼腹形箱型梁体，其上设有电机悬挂座，上、下盖板厚12mm ， 立板厚为10mm ，内部筋板厚为8mm 。横梁的横截面较牵引梁小。
4.4.4端梁结构
端梁采用下凹鱼腹形箱型梁体，其上设有电机吊杆座、制动夹钳吊挂座、耦合减震器座、止挡安装座。上、下盖板厚为10mm ，立板和筋板厚为8mm 。
4.5 构架结构
综上所述，转向架构架的结构如图A1-2所示。
因所学知识有限以及时间关系，构架结构强度和刚度不予分析计算。
结 论
毕业论文是本科学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次C0-C0转向架构架设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。
通过对焊接构架结构连接形式、弹性悬挂系统定位结构、电机悬挂支承、制动装置支承、制动装置的分析，进一步的认识了解了转向架构架对机车运行性能的重要性。提高是有限的但提高也是全面的，正是这一次设计让我积累了无数实际经验，使我的头脑更好的被知识武装了起来，也必然会让我在未来的工作学习中表现出更高的应变能力，更强的沟通力和理解力。
在此我要向我的导师和专业老师致以最衷心的感谢和深深的敬意，是你们的细心指导和关怀，使我能够顺利的完成毕业论文。在我的学业和论文的研究工作中无不倾注着老师们辛勤的汗水和心血。老师的严谨治学态度、渊博的知识、无私的奉献精神使我深受启迪，从尊敬的导师身上，我不仅学到了扎实、宽广的专业知识，也学到了做人的道理。
致 谢
四年的大学学习生活即将在这个季节结束，在这四年中，收获了太多的东西，在论文即将完成之际，很感谢帮助我完成本论文的老师们和同学们，因为你们的帮助以及解惑才得以完成。
本论文是在导师左丽娟教授的精心指导下完成的。从论文的构思、开题，到论文的每一细节部分都凝聚着导师的心血，她在忙碌的教学工作中挤出时间来审查、修改我的论文。也感谢同学们在绘图以及论文写作方面给予的帮助，谨此表示衷心的感谢！
感谢四年中陪伴在我身边的同学、朋友，感谢他们为我提出的有益的建议和意见，有了他们的支持、鼓励和帮助，我才能充实的度过了四年的学习生活。
由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正！
参考文献
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（7）毕延江。电力机车的制动保护装置的改造。黑龙江省七煤集团公司
（8）严隽耄，傅茂海。车辆工程。中国铁路出版社
摘要
C0-C0电力机车构架作为转向架的主要承载部件，它不仅要支撑车体、电机和各种零部件，而且需要传递车体和轮对之间的横向、垂向和纵向等各种力，其可靠性直接影响机车的性能和安全性，因此设计时不但要保证与其他部件接口形状及尺寸准确，而且需要满足机车的动力学性能和强度的要求。
本文通过转向架总体结构选型方案设计以及对构架结构参数的分析，在满足强度的要求下对构架进行设计。
关键词：C0-C0电力机车； 转向架； 构架； 结构设计
Abstract
C0-C0 locomotive frame as the main load-bearing components of bogie, it is not only to support the body, motor and all kinds of parts and components, but also need to pass between car body and wheels of transverse, longitudinal and vertical forces, its direct impact on the performance of locomotive reliability and security, so the design is not only to guarantee the accuracy of the interface with other parts shape and size, and need to meet the requirements of locomotive dynamic performance and strength.
Based on the bogie structure type selection design and analysis of the frame structure parameters, under the request of structure strength design of architecture.
Key words: C0-C0 electric locomotive, Bogie, frame, The structure design
目 录
第1章 绪论................................................. ..... 1 1.1 国内外C0-C0轴式机车转向架发展现状..................................1
1.2 SS9转向架总体概述..................................................2
1.3 本论文的主要工作.................................. ........... ......3
第2章 电力机车转向架结构方案选型设计............................ 4
2.1 C0-C0电力机车转向架设计原则.................. .............. .......4
2.2 转向架的作用与组成 ............... ............ ....................4
2.2.1转向架的基本作用及要求..........................................4
2.2.2转向架的组成....................................................5
2.3 转向架的结构选型.............................. ........... .........5
2.4 转向架结构设计参数................................. ...............6
2.5 本章小结...........................................................7
第3章 机车转向架构架相关结构选型与设计.......................... 9
3.1 电力机车构架焊接结构研究...........................................9
3.1.1母材焊接性分析..................................................9
3.1.2组焊工艺........................................................9
3.2 弹性悬挂系统定位分析..............................................12
3.2.1选型分析.......................................................12
3.2.2结构设计.......................................................13
3.2.3参数优化.......................................................14
3.2.4总结...........................................................15
3.3 牵引电动机悬挂....................................................15
3.4 电力机车制动装置介绍及其安装......................................19
3.4.1制动系统概述...................................................20
3.4.2制动装置的安装.................................................24
第4章 机车转向架构架结构设计................................... 25
4.1 转向架构架设计原则........................................... ....25
4.2 转向架构架的分类............................................ .......25
4.2.1 按设计和制造工艺分类.................................. ... ....25
4.2.2按轴箱及其定位装置的结构分类...................................25
4.2.3按构架的结构形式分类............................................26
4.3 SS3B转向架构架实例.................................................26
4.4 转向架构架结构设计............................................. ...29
4.4.1侧梁结构........................................................29
4.4.2牵引梁结构......................................................30
4.4.3横梁结构........................................................31
4.4.4端梁结构........................................................31
4.5 构架结构................................................... .... ...30 结论............................................................. ..........32 致谢............................................................... ........33 参考文献............................................. ........ ............34
第1章 绪论
在铁路科技突飞猛进的今天，为了提高运力，缓和铁路客运季度紧张的局面，发展高速列车已迫在眉睫，这也是铁道部跨越式发展思路。世界上列车的最高试验速度早在20世界90年代初就超过了500km/h，而最高运营速度也超过了250km/h，如法国的TGV 列车在1981年开通的法国第一条高速铁路东南线上的运营速度达到了270km/h。以德国、法国、日本等为代表的铁路发达国家在新的世纪里纷纷将铁路轮轨系统的发展作为了其国家交通发展的重要部分。由于电力牵引传动装置的快速发展再加上节约能源消耗和环境保护的重要性，内燃牵引已经不能满足高速列车功率大、轴重轻的要求，电力机车尤其是交流传动电力机车则成为了未来铁路机车发展的方向。
根据我过《中长期铁路网规划》发展目标，到2020年全国铁路运营里程将达到10万公里，主要繁忙干线实现客货分线，客运将建立省会城市以及大中城市之间的快速客运通道，规划建设“四纵四横”快速客运通道和三个城际客运系统。建设客运专线1.2万公里以上，客运速度目标达到200km/h以上。根据铁道部跨越式发展思路，已于2007年4月18日我国铁路进行了第六次大提速，只要干线速度达到了200km/h等级，个别区段实现了250km/h的速度等级。作为我国目前铁路牵引旅客列车功率最大的电力机车，SS9电力机车已成为铁路提速运输的主力。
1.1 国内外C0-C0轴式机车转向架发展现状
从国内机车发展历程来看，C0-C0轴式机车转向架主要应用于SS3B 、SS9以及SS9G 电力机车。下面主要介绍SS9以及SS9G 型电力机车转向架的详细情况。
SS9型客运电力机车是依据铁道部科技研究开发项目要求而设计的六轴干线客运电力机车，它用于牵引160km/h准高速旅客列车。其研制目的是加大机车功率，提高牵引力，以满足较大坡度线路的旅客列车提速需要，该车型是韶山型电力机车系列产品，在研制过程中坚持了简统化，标准化，系列化的原则。SS9型机车是吸取了SS8型机车和SS6B 型机车的成功经验，并溶进了先进技术设计而成。第一，二台样机于1998年12月26日竣工完成，并交付郑州机务段进行考验运用。为了牵引秦沈线过境旅客列车需要，SS9机车投入批量生产，其中，SS9-0001——0043号机车为SS9型；2002年，株洲厂从0044号机车开始了技术改造，主要对其通风方式，外形等方面进行了较大改动，形成了我们常说的SS9G 机车。
目前SS9和SS9G 机车总共已生产了100台左右，主要配属给沈阳铁路局沈阳机务段和北京铁路局北京机务段，在哈大线和秦沈线运用。
SS9和SS9G 机车转向架的主要结构特点是：采用轮对空心轴六连杆驱动装置，充分借鉴国产SS8型机车的成熟技术；二系弹簧采用高圆弹簧支承，配以垂向，横向液压减振器和抗蛇行液压减振器；一系是钢圆簧加液压减振器结构；转向架总静挠度较大；牵引电机全悬挂；基础制动装置采用独立单元式单侧制动；停车制动采用蓄能制动；牵引方式为双侧平拉杆；转向架还配有撒沙装置，接地装置，轮缘润滑装置，横向和垂向止挡等附属部件。其通过最小曲线半径为125m （v ≤5km/h），一系弹簧静挠度为54mm ，二系弹簧静挠度为90mm ，牵引点高460mm ，机车制动率为44%，160km/h紧急制动距离1560m ，停车制动率为15.6%，车体与转向架横向，垂向距离分别为30mm ，40mm 。其结构大体类似SS6B 机车构架，采用“目”字形箱形梁焊接结构，由两根鱼腹形直侧梁，两根横梁，两根端梁组焊而成，整体刚度，强度大。该转向架最大轴重转移量为18.19kN ，粘着利用率为91.6%，非线形蛇行临界速度达到300km/h，这些可以说是确保该型机车高速，平稳运行的充分条件。
1.2 SS9转向架总体概述
（1）构架
SS9型电力机车转向架构架由2根侧梁、1根前端梁、1根后端梁、中间横梁（一）、中间横梁（二）和各种附加支座等组成。各梁焊装后，构架成“目”字形结构。
（2）轴箱
轴箱装设在车轴两端的轴颈上，用来安装轴承，将全部簧上载荷，包括垂直方向的动载荷传给车轴，并将来自轮对的牵引或制动力传到转向架构架上去。此外，它还传递轮对与构架间的横向作用力。
（3）轴箱拉杆
拉杆组件由橡胶和拉杆组成，橡胶硫化在拉杆上。拉杆中间为圆形，两端成八字形，八字行面与轴箱体和构架拉杆座凹八字面装配，并用螺栓固定。这种结构，其轴箱拉杆刚度可以任意调整，以满足机车动力学性能的要求。
（4）弹簧装置
弹簧装置也称悬挂装置，包括弹性元件及减震器。机车动力学性能的好坏，与悬挂装置的结构形式及参数选择密切相关。良好的弹簧装置，能使机车平稳运行，振动减小；保
护车内各种设备免于振松、振裂、振坏；有助于减轻称无人员的疲劳，对行车安全有积极意义。对线路来说，由于弹簧设置的缓冲作用，也可减轻机车簧上部分振动对线路的冲击破坏作用。
1.3本论文的主要工作
对C0-C0轴式120KM/H机车转向架构架进行结构方案设计，并对焊接构架结构连接形式、弹性悬挂系统定位结构、电机悬挂支承、制动装置安装进行重点分析。
第2章 电力机车转向架结构方案选型设计
2.1 C0-C0电力机车转向架设计原则
C0-C0机车转向架是保证列车高速运行的关键部件，因此在设计机车转向架时应考虑一下基本原则：
（1） 采用先进的转向架悬挂技术
一系簧硬，二系簧软；一系并联垂向液压减震器；二系采用高挠柔性弹簧，匹配液压减震器实现垂向跟横向软特性，保证车辆具有良好的运行平稳性。合理匹配一系纵、横向刚度参数，实现一系列纵向、横向弹性参数相对独立。一系纵向刚度大，横向刚度小，有利于提高临界速度，保持驱动系统稳定，提高粘着利用率以及改善转向架动力学性能。
（2） 采用交流驱动驱动装置
交流传动技术结合先进的粘着利用控制技术，可以提高粘着利用率。
（3） 转向架曲线通过能力
一方面，改善列车的运行线路来提高转向架的曲线通过性能。另一方面，通过采用磨耗形踏面、软的二系悬挂以及抗蛇形减震器等措施对转向架参数进行设计，在满足机车直线运行性能的基础上较好的改善转向架曲线通过能力。
（4） 保证转向架具有高的安全性能、可靠性和低的维修工作量。
2.2转向架的作用与组成
2.2.1转向架的基本作用及要求：
1. 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。
2. 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。
3. 支承车体，承受并传递从车体至轮对之间或从轮轨之间的各种载荷及作用力并使轴重均匀分配。
4. 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。
5. 转向架的结构要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，减小振动和冲击，减小动应力，提高车辆运行平稳性、安全性和
可靠性。
6. 充分利用轮轨之间的粘着，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内停车。
7. 转向架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，装拆方便，以便于转向架可单独制造和检修。
2.2.2转向架的组成：
1. 轮对轴箱装置：轮对沿着钢轨滚动，除传递车辆重量外，还传递轮轨之间的各种作用力，其中包括牵引力和制动力。轴箱与轴承装置是联系构架（或侧架）和轮对的活动关节，使轮对的滚动转化为构架（或侧架）、车体沿钢轨的平动。
2. 弹性悬挂装置：为减少线路不平顺和轮对运动队车体的各种动态影响（如垂向振动，横向振动等），转向架在轮对与构架（侧架）之间或构架（侧架）与车体（摇枕）之间，设有弹性悬挂装置。前者称为轴箱悬挂装置（又称第一系悬挂），后者称为摇枕（中央）悬挂装置（又称第二系悬挂）。
3. 构架或侧架：构架是转向架的基础，它把转向架各零、部件组成一个整体。所以它不仅仅承受、传递各种作用力及载荷，而且它的结构、形状和尺寸大小都应满足各零、部件的结构、形状及组装的要求。
4. 基础制动装置：为使运行中的车辆能在规定的距离范围内停车，必须安装制动装置，其作用是传递和放大制动缸的制动力，使闸瓦与轮对之间或闸片与制动盘之间产生的转向架的内摩擦力转换为轮轨之间的外摩擦力（即制动力）。从而使车辆承受前进方向的阻力，产生制动效果。
5. 转向架支承车体的装置：转向架支承车体的方式（又称为转向架的承载方式）不用，使得转向架与车体相连接部分的结构及形式也各有所异，但都应满足一下基本要求：安全可靠的支承车体，承载并传递各作用力；为使车辆顺利通过曲线，车体与转向架之间应能绕不变的旋转中心相对转动；为使车辆稳定运行，车体与转向架之间应具有一定的回转阻力或阻力矩。
2.3 转向架的结构选型
C0-C0电力机车转向架设计为架悬式结构，该转向架结构特点如下：
构架为封闭箱形梁组成的“目”字型焊接钢结构，由于构架由中间横梁，大大提高了
构架的横向刚度和扭转刚度，同时方便实现驱动装置的安装。
轮对驱动装置有轮对轴箱、牵引电动机、齿轮传动系统、空心轴套、内箱、齿轮和轴承组成。内空心轴为锥形套结构，靠齿轮箱端焊有三爪传动盘，另一端采用端齿连接的三爪传动盘，以利于拆装。悬挂梁和空心轴套将电机、齿轮箱的连接进行加固，并实现驱动单元整体吊挂在构架上。轮对轴箱装置由整体钢车轮、空心车轴、铸钢轴箱和双列圆柱滚子轴承单元组成。
一系悬挂装置由两组下端加橡胶垫的螺旋钢弹簧、一系垂向减震器和单轴箱拉杆组成。轴箱拉杆两端装有橡胶关节，和轴箱染黄一起实现轴箱定位。
二系悬挂装置由两组下端加橡胶垫的高圆簧和各向减震器组成。构架每侧设置三组髙圆簧，垂向减震器、横向减震器，抗蛇形减震器每侧各设一个，呈斜对称布置。
牵引装置采用推挽式低位单牵引杆，一端安装在构架牵引横梁上，另一端安装在车体牵引梁上。牵引杆两端装有厚橡胶层的圆橡胶套筒关节，能适应转向架和车体间的相对运动，有效传递牵引力和制动力，并承受一定的冲击力。
基础制动装置采用轮盘制动方式，制动机构采用单元制动缸和浮动夹钳机构，在第一、三轴位设由带停放的单元制动器，以实现停放制动。
转向架上还设有速度传感器、接地装置、轴承温度检测装置以及各方向的安全止挡等附件。
2.4 转向架结构设计参数
机车轴式 C0-C0 机车轴重 25t 最高运行速度 120Km/h 轨距 1435mm 轴距 2250+2000mm 转向架总重 29t 每轴簧下重量 5.3t 轮径 1250mm（新造轮径）
1200mm （半磨耗计算轮径）
1150mm （到限轮径）
通过最小集合曲线半径 125m（机车速度小于等于5Km/h） 二系支承横向中心距 2050mm 牵引点距轨面高度 240mm 牵引电机悬挂方式 架悬式 传动比 4.8 齿轮模数 12 悬挂装置总静挠度 152mm 一系悬挂装置静挠度 52.6+5.6mm 二系悬挂装置静挠度 92.6+1.43mm 基础制动方式 轮装式盘形制动 制动倍率 2.4 弹簧停车制动率 0.404 参数计算根据GB 146.1-1983《标准轨距铁路机车车辆限界》要求进行计算。转向架结构图如图1所示：
图1 转向架结构图
2.5 本章小结
本章总结了C0-C0电力机车转向架设计时应考虑的基本原则，对转向架进行了方案设计，并阐述说明了转向架各主要零部件的结构特点及其作用。
第3章
机车转向架构架相关结构选型与设计
3.1电力机车构架焊接结构研究
构架作为机车的重要部件，是转向架的主体。构架将车体、轮对和电机连接在一起，不仅承受上部所有设备的重量，还要传递牵引力和承受走行过程中的各种冲击载荷。A 型电力机车构架是以箱型梁为主体的全焊接结构，构架主要材质为Q345E ，大部分焊缝为同种焊。接头形式有对接接头、角接接头等，其中大部分接头形式为坡口加角焊。由于构架使用板材较厚（以15-30mm 为主）且坡口较大，故焊缝焊接量较大，所以焊接变形的趋势也很大。而箱型梁的刚性又强，导致焊接产生变形后调修较为困难。
构架产生焊接变形的原因是由于其在焊接构成中受热不均，局部受热过高从而使构架内部产生不均匀的温度场，在此温度场的作用下构架产生了不均匀的塑性变形。同时在焊缝冷却的过程中，由于各部件之间的相互约束，导致材料不可自由收缩，从而产生残余应力。与构架焊后变形一样, 构架组焊后内部存在的残余应力对构架的整体质量也有很大的影响。在机械的使用过程中，发生意外破坏事故时，除材料本身的结构和强度之外，多数是由于残余应力的影响造成的。残余应力对材料疲劳强度的影响也尤为重要。因此在构架组焊工艺的制定过程中不仅要考虑如何控制焊后变形, 同时还应考虑如何控制残余应力。
3.1.1 母材焊接性分析
依据设计要求，此种电力机车转向架构架所用材料为Q345E 。材料的化学成分与机械性能见表
表1 Q345E 钢的化学成分
通过对表1的数据分析可得出影响板材焊接性的主要参数：碳当量CE 。
CE=[C+(Mn/6)+(Cr+Mo+V/5)+(Ni+Cu/15)](％) =0.354%~0.38%
当CE ≤0.4％时，Q345E 钢冷裂倾向小，焊接性较好，不需预热等特殊的工艺措施。
3.1.2组焊工艺
（1）焊接方法的选定
电力机车构架焊接采用的是熔化极气体保护焊，该方法具有焊接角度灵活、焊接速度快、熔敷率高等优点。采用80%Ar+20%CO2作为保护气体, 有良好的焊接工艺性能，焊缝力学性能优良。
（2）焊接参数的选定
若焊接参数制定不当，会使构架受热不均从而产生焊接变形，同时产生较大的焊接残余应力，退火后也会产生较大的焊接变形。在工艺试验的基础上，最终确定出各种板厚及焊角形式的焊接工艺参数。对于板厚大于25mm 的板材焊前须预热至120℃，采用多层多道焊时，层间温度须低于250℃。
环境因素对焊缝质量的影响不可忽视，若焊接后焊缝冷却速度过快则容易产生热裂纹，影响焊接质量。为了避免使用焊前预热的方式来消除热裂纹，就必须保证焊接作业时环境温度达到5℃以上。具体焊接次序见表2-表4。
表2
表3
表4
（3）焊接顺序选定 在横梁与侧架的对接焊缝的焊接过程中，焊接顺序尤为重要。要求由2名电焊工，采用对角线位置的对称焊接。为了控制横向尺寸，需要先焊接横向的焊缝，焊缝会发生纵向的收缩, 横向的尺寸就固定下来。再把构架立起，完成纵向的焊缝。
由于构架板材较厚，且坡口很大, 所以大量焊缝需采用多层多道焊的焊接方式。为了避免局部温度过高，产生残余应力过大，焊缝层间温度应控制在250℃以下。同时为保证生产效率, 在焊接侧架与横梁的对接焊缝时，先完成每条焊缝在焊角高度方向的50%, 再将构架翻转，完成另一侧焊缝的50%，如此反复直至完成全部焊缝的焊接。
（4）焊后消除应力处理
焊后采用550℃×3h 的SR 处理（消除应力处理），退火可以使残余应力松弛、减小扩散氢含量、消除应变时效脆化。
（5）焊后变形矫正
构架焊后变形的矫正工序是在制造过程中必不可少的，焊接变形的矫正措施主要包括机械矫正、火焰矫正及两者同时运用。采用二者并用的方式对构架进行焊后变形矫正。机械矫正主要针对大范围变形及扭曲变形等。对于小范围变形如盖板与立板焊接中产生的盖板边缘变形等采取火焰矫正, 即对部件进行局部加热，在高温处材料的膨胀受到本身的刚性约束，产生局部塑性变形，冷却后收缩，抵消了焊后在该处部位的伸长变形，达到矫正目的。
3.2弹性悬挂系统定位分析
车辆在轨道上运行时，将伴随产生复杂的振动现象。为了减少有害的车辆冲动，车辆必须设有缓和冲动和衰减振动的装置，即弹簧减振装置。车辆上采用的弹簧减振装置，按其主要作用的不同，大体上可分为三类：一类是主要起缓和冲动的弹簧装置，如中央及轴箱的螺旋圆弹簧；二类是主要起衰减振动的减振装置，如垂向、横向减振器；三类是主要起定位作用的定位装置，如轴箱轮对纵、横方向的弹性定位装置，摇动台的横向止挡或者纵向牵引拉杆。
上述各类装置在车辆振动系统中又称为弹性悬挂装置。这些装置对车辆运行是否平稳，能否顺利通过曲线并保证车辆安全运行，都起着重要作用，故应合理的设计其结构，选择适宜的各个参数。
3.2.1选型分析
为保证机车具有良好的运行品质和高可靠性，在轴箱与构架之间设置一系悬挂系统，在车体与转向架之间设置二系悬挂系统。这种两系弹性悬挂结构可以减小悬挂系统垂向合成刚度，增大机车总静挠度，从而改善机车的运行平稳性，减少对线路的动作用力。
（1）可选方案简介
对于电力机车，目前一系悬系统基本上有两种主要结构，一种双拉杆、上弹簧结构，另一种是单拉杆、双弹簧的结构形式。对于前者，主要通过钢弹簧提供一系悬挂的垂向刚度，双拉杆提供纵向和横向刚度，该结构可以适应较宽范围的横向刚度要求；而对于后者，结构较简单，一系悬挂的垂向和横向刚度主要靠钢弹簧提供，纵向刚度主要由单位拉杆提供。国内外运用经验表明：一系悬挂系统结构的确定需要具备系统的观点，恰当的一系悬挂参数需要以准确的动力学计算分析为依据。
（2）方案的选择
一系悬挂系统的特性参数需要满足机车动力学性能的要求，对于一系悬挂，当轮对定位采用单位拉杆加双弹簧的结构时，一系悬挂系统的纵向刚度主要由轴箱拉杆保证，垂向刚度和横向刚度主要由圆弹簧保证，其结构简单，且可实现一系纵向、横向刚度的相对独立，可根据设计需要方便准确的调节纵、横向刚度打的比例，使垂横向刚度解耦，这对于高速动力转向架是十分重要的。
一系悬挂还要满足驱动系统运动的需求。由于转向架驱动系统采用了轮对空心轴机构和电机弹性架悬结构，为满足空心轴机构正常工作，受空心轴与相邻部件之间运动间隙的
限制及受横向定位刚度的限制，因此一系悬挂系统垂向刚度不能做的太小。
鉴于上述原因，结合国内外该速度等级机车应用经验，一系悬挂垂向要“硬”，所以一系悬挂喜用选用了单拉杆加双弹簧的结构形式。
3.2.2 结构设计
一系悬挂系统采用单位拉杆加双弹簧的结构形式，双螺旋钢制圆弹簧作为承载体，被分别安装在轴箱体的两侧；轴箱与构架之间设置有一根轴箱拉杆，其两端采用弹性橡胶关节，机车运行时，轴箱拉杆起到传递牵引力和制动力等纵向力的作用。
为了改善螺旋圆弹簧的运用工况，降低其动载荷下的工作应力，在圆弹簧下方还设置了橡胶垫，该橡胶垫还可以防止电流直接通过轴箱轴承而电蚀。
另外，由于弹簧是一种几乎无阻尼的弹性元件，要使这种结构能确保机车具有良好的走形性能，尤其是高速时的稳定性能，还在每轴箱垂向并联了一个油压减震器，以达到衰减振动的目的。整个系统的结构如图1所示。
图1 一系悬挂系统结构
设计还考虑了轮对在构架下的所有运动，在每轴箱位设有垂向、横向限位系统，垂向止挡间隙为25mm ，横向止挡间隙为8mm ，垂向和横向运动被限制在止挡之内，限位的设计满足空心轴机构工作运动间隙要求。
为获得良好的动力学性能，弹簧制造时表明了其横向自由偏移的方向，在组装弹簧时按横向自由偏移的要求进行。这样保证了机车簧上载荷在一系悬挂系统内部的均匀分布，保证悬挂弹簧处于良好的组装状态，更好的保证机车优良的动力学运行品质。
3.2.3参数优化
以提高机车运动稳定性为目的，对一系悬挂系统的参数进行优化设计。运行稳定性的主要指标为临界速度，分析时兼顾机车其他性能，如曲线通过及牵引性能等。
（1）一系纵向刚度对运动稳定性的影响
图2给出了一系悬挂纵向刚度对机车临界速度的影响。由图2可见，当一系纵向刚度值小于10MN/m时。机车临界速度随着刚度值的增加而增加，并且增长幅度非常明显，刚度值为10MN/m时，机车临界速度超过了350Km/h。当刚度值大于10MN/m后，随着刚度值的增大，机车临界速度反而降低，且降低幅度较前者增加幅度要平缓的多，尤其在刚度值大于20MN/m之后变化甚微。
因此，一系纵向刚度值取10MN/m左右时，机车运动稳定性最佳，但是，相对于120Km/h的电力机车，一系弹簧纵向刚度值对运动稳定性的影响不大。
图2 临界速度随一系纵向刚度变化
（2）一系横向刚度对运动稳定性的影响
图3给出了一系悬挂横向刚度对临界速度的影响。从图3可以看出，随着一系悬挂横向刚度的增大，机车运动稳定性也得到改善。同时，当横向刚度值小于5MN/m时，随横向刚度的增加。机车临界速度增长幅度较大，而当横向刚度大于5MN/m时，机车临界速度随横向刚度增加而增长的幅度较为平缓。另一方面，横向刚度的增大将对机车曲线通过性能不利，根据120Km/h的电力机车运行稳定性来看，一系悬挂横向刚度取2MN/m时，横向性能已经满足该速度下的运行平稳性。
图3临界速度随一系横向刚度变化
3.2.4总结
从上述的分析可知：一系悬挂系统选用单位拉杆加双弹簧的结构形式，转向架一系悬挂系统的纵向刚度由轴箱拉杆保证，轴箱拉杆能够实现较大的纵向刚度，这有利于保证驱动能力，提高粘着利用，同时也保证了机车运行的临界速度；垂向刚度和横向刚度由圆弹簧保证，这两个刚度参数是相关联的，通过动力学仿真分析对其进行合理优化，这样，一系悬挂的纵向刚度和横向刚度分别得到保证，使机车具有良好的动力学性能。
3.3 牵引电动机悬挂
牵引电动机在机车上的安装，一般都采用弹簧悬挂的安装方法，以减小动作用力对电机和线路的破坏作用。所以通常把牵引电动机在机车上的安装称为点击悬挂。
牵引电动机输出的功率和转矩，必须传递到机车的轮轴上，才能发挥其牵引作用。传动装置就是实现电机到轮轴功率、转矩传递的装置。
点击悬挂方式和传动装置，有着不可分割的关系。不同的点击悬挂方式，传动装置也就不同。牵引电动机的悬挂方式大致可分为轴悬式、架悬式、体悬挂3大类。轴悬式又称为半悬挂式，架悬式和体悬挂又称为全悬挂式。
牵引电动机的安装方式，包括牵引电动机架悬式和体悬式两类，把牵引电动机悬挂在转向架构架上，位于一系悬挂之上，二系悬挂之下，称为架悬式；把牵引电动机装在车体底部，位于二系悬挂之上，称为体悬式。
牵引电动机架悬式，广泛应用于世界各国速度较高的机车和动车上，其主要特点是将牵引电动机固装在转向架构架上，因此牵引电动机全部质量等于簧上质量。牵引电动机输出轴与轮对之间的驱动装置需要采用能适应各方向相对位移的弹性联轴器作为中间联接装
置并传递扭矩。弹性联轴器在结构上可以采用弹性元件（钢弹簧或橡胶块）, 也可以采用具有橡胶衬套的连杆关节机构。
牵引电动机架悬式的优点是：牵引电动机全部是簧上质量，因而簧下质量较小，轮轨垂向动荷载较小，有利于高速运行。因线路不平顺和轮轨冲击所引起的轮对垂向和横向加速度，不会直接传到牵引电动机和牵引齿轮副，例如当车轮的垂向加速度为10g 时，牵引电动机的垂向加速度只有0.5g ，牵引电动机及牵引齿轮副的工作条件大为改善，故障率减少，工作寿命延长。机车速度愈高，上述优点愈明显。通常认为，机车最大运用速度超过120km/h就应采用牵引电动机架悬式。
架悬式驱动机构，按弹性联轴器的结构和布置方式不同，可分为电机空心轴驱动装置和轮对空心轴驱动装置两大类。
电机空心轴驱动装置，特点是牵引电动机固装在转向架构架上，而牵引齿轮箱是轴悬的。牵引电动机的电枢轴是空心的，传递扭矩的丑轴从空心电枢轴中穿过。牵引电动机空心电枢轴的输出超矩，经齿形联结器、扭轴、弹性联轴器、小齿轮、大齿轮驱动轮对转动。扭杆端的齿形联结器和扭轴与空心电枢轴之间的间隙，允许扭杆倾斜，以适应牵引电动机与轮对之间各个方向的相对位移。见图
1
图1 电机空心轴驱动装置示意图
1—轮对；2—齿轮箱；3—小齿轮；4—弹性联轴器；5—牵引电动机；6—扭轴；7—齿形联结器。
此处的牵引齿轮箱是承载部件, 比较重。小齿轮轴用轴承支承在齿轮箱上，齿轮箱的一
端用滚动抱轴承支承在车轴上，另一端弹性吊挂在转向架构架上。大齿轮固装在车轴上。大齿轮的全部质量和齿轮箱约2/3的质量由车轴支承，为簧下质量，小齿轮的全部质量和齿轮箱约1/3的质量为簧上质量。
电机空心轴驱动装置布置紧凑、尺寸小、重量轻，其缺点是簧下质量较大、牵引电动机长度缩短，对提高功率不利。另外，整个传动系统的扭转刚度较小，如果各弹性元件的刚度选择及匹配不恰当，会使轮轨间的黏滑振动增大，容易诱发空转，影响机车黏着牵引力的正常发挥。
轮对空心轴驱动装置，特点是大齿轮用滚动轴承支承在空心轴套上，而空心轴套紧固在牵引电动机的机体上。在空心轴套内又贯穿一根空心轴，包在车轴外面，此空心轴是转动的，用来传递牵引电动机的扭矩。空心轴是一端通过连接盘、弹性元件与大齿轮相一端通过连接盘、弹性元件与大齿轮相连。另一端通过连接盘、弹性元件与轮心相连。牵引电动机扭拒由小齿轮、大齿轮，经弹性元件、空心轴，传至空心轴另一端的弹性元件，传递给车轮，再经车轴传至另一侧的车轮。这种驱动装置称为轮对空心轴两级弹性驱动装置。见图2。
图2 轮对空心轴驱动装置示意图
1—弹性元件；2—空心轴；3—轮对；4—轴承；5—牵引齿轮；6—牵引电动机；7—空心轴套。
中国的东风11 型客运内燃机车、韶山8型客运电力机车等采用这种装置。空心轴两端的弹性元件为弹性六连杆机构，分别与大齿轮及轮心相连，用来传递扭矩，并且有良好
的运动学性能。轮对空心轴两级弹性驱动装置的优点是：簧下质量轻，轮对与牵引电动机之间得到两级弹性隔离，因此有较好的动力学性能，弹性六连杆机构的径向刚度很大，与车轴保持同心，不产生离心力而形成附加载荷和应力。其缺点是结构比较复杂。
牵引电动机体悬式，高速动车组的最高运行速度为200 km/h～350 km/h，当动车组为动力集中式时，即动车组的两端为动力车，中间为拖车，则动力车的功率较大，牵引电动机较大、轻重。如果把牵引电动机置于转向架构架上，则转向架的质量及转动惯量增大，难于保证高速时转向架的蛇行稳定性。此时，必须把牵引电动机悬挂在车体的底部，使其成为二系簧以上的质量，这就称为牵引电动机体悬式。与架悬式相比，体悬式转向架的质量及转动惯量大为减小，高速时转向架的蛇行稳定性较好。当速动车组为动力分散式时，即动车组中有多辆动车，则每辆动车的功率较小，牵引电动机较小、较轻，则不一定要采用牵引电动机体悬式，有可能仍采用结构较简单的牵引电动机架悬式，高速时转向架的蛇行稳定性仍可得到保证。
牵引电动机体悬式驱动装置，牵引电动机悬挂在车体上，其输出扭矩通过齿轮箱（装在车体上）、万向轴、小齿轮、大齿轮传至轮对。牵引电动机体悬式驱动装置必须适应车体与转向架之间的相对运动以及转向架与轮对之间的相对运动。图3 中的关键部件关节联轴器就是用来适应车体与轮对之间的相对运动的，包括垂向、横向及各个回转方向的相对位移。传递扭矩的万向轴的长度必须能够灵活伸缩，以适应车体与轮对之间较大的相对运动。 牵引电动机半体悬式 牵引电动机体悬式的另一种形式。牵引电动机的一端与车体相联接，另一端吊挂在转向架构架上。牵引电动机输出扭矩通过轮对空心轴两级弹性驱动装置传至轮对。牵引电动机及驱动装置的大部分质量由车体承担，小部分质量由转向架承担。这种装置结构复杂，其动力学性能与体悬式接近。
图3 牵引电动机体悬式驱动示意图
综上所述，电力机车在120KM/h运行情况下，为保证机车运行平稳，故选择架悬式悬挂电机能够保证机车运行的各项性能。
3.4电力机车制动系统介绍及其安装
C0-C0电力机车一般采用电气制动方式制动。电气制动是动力制动的一种，而动力制动是指利用动力传动系统（装置）或其一部分产生制动力的制动方式。在液力传动内燃机车或动车组上，利用液力传动装置的液力变矩器涡轮反转（或利用液力制动器）产生制动力被称为液力制动；在采用电力传动装置产生制动力的动力制动方式称为电气制动。
电制动特性是指按预定控制规律实现的电制动力随列车速度变化的特性。根据电制动速度范围、制动功率、电空复合制动调节要求，电制动力可以调节撑等制动功率或等制动力两种特性，在等制动功率特性下，在中高速范围内制动力随速度降低而增大，制动力与速度乘积等于制动功率，在低速下受最大制动电流和轮轨黏着限制，取不随速度变化的等制动力特性；在等制动力特性中，在整个速度范围内制动力保持不变，但制动力的大小受牵引电机制动功率和制动电流的限制。
列车制动工况所需要的制动力特性与牵引特性相似，一般希望在高速度下制动力要小，以充分利用轮轨黏着，随着速度的降低，希望制动力越来越大，以满足制动距离、制动平均减速度的要求。由以上两种特性可以看出，等制动功率特性可以独立使用或与具有等制动力的其他制动方式复合成所要求的制动特性；等制动力特性一般不适合独立承担制动减
速的要求，而要与具有等制动功率特性的其他制动方式复合使用，才能较好的与轮轨间的黏着关系相适应。
在空电复合制动模式下，电制动力可以实时调整为所需大小，而不按预定规律调整；在等速模式下，电制动力根据目标速度控制指令系统给出的减速要求，实时调节制动力的大小。
用来控制机车车辆速度或使之停车的装置统称为制动系统。它由机车制动装置和车辆制动装置组成。当前在铁路机车车辆牵引传动和制动系统中，采用了机械、电气、空气、和液压等技术来传递各种作用力和能量列车制动装置，通常包括风源及其净化装置。
3.4.1制动系统概述
3.4.1.1制动系统组成
制动装置一般可分为两大组成部分：
1.制动机——产生制动原动力并进行操纵和控制的部分。
2. 基础制动装置——传送制动原动力并产生制动力的部分。
列车制动在操纵上按用途可分为两种。
1. 常用制动——正常情况下为调节或控制列车速度，包括进站停车所实行的制动。其特点是作用比较缓和而且制动力可以调节，通常只用列车制动能力的20%-80%，多数情况下只用50%左右。
2. 紧急制动——紧急情况下为使列车尽快停住为实行的制动（在我国，也称“非常制动”），其特点是作用比较迅猛，而且要把列车制动能力全部用上。
从司机实施制动（将制动手柄移至制动位）的瞬间起，到列车速度降为0的瞬间止。列车所驶过的距离，称为列车的“制动距离”。这是综合反映列车制动装置的性能和实际制动效果的主要技术指标。
闸瓦制动，又称踏面制动，是自有铁路以来使用最广泛的一种制动方式。它用铸铁或其他材料制成的瓦状制动块（闸瓦）紧压滚动着的车轮踏面，通过闸瓦与车轮踏面的机械摩擦将列车的动能转变为热能，消散于大气，并产生制动力。其他制动方式除闸瓦制动外，铁路机车车辆还有一些其他制动方式。
3.4.1.2制动方式
1. 盘形制动
盘形制动（摩擦式圆盘制动）是在车轴上或在车轮辐板侧面装上制动盘，一般为铸铁圆盘，用制动夹钳使合成材料制成的两个闸片紧压制动盘侧面，通过摩擦产生制动力，把列车动能转变成热能，消散于大气。
与闸瓦制动相比，盘形制动有下列主要优点：
（1）可以大大减轻车轮踏面的热负荷和机械磨耗。
（2）可按制动要求选择最佳“摩擦副”（采用闸瓦制动时，作为“摩擦副”一方的车轮的构造和材质不能根据制动的要求来选择），盘形制动的制动盘可以设计成带散热筋的，旋转时它具有半强迫通风的作用，以改善散热性能，为采用摩擦性能较好的合成材料闸片创造了有利的条件，适宜于高速列车。
（3）制动平稳，几乎没有噪声。
但是，盘形制动也有它不足之处：
（1）车轮踏面没有闸瓦的磨刮，轮轨粘着将恶化，所以，还要考虑加装踏面清扫器（或称清扫闸瓦），或采用以盘形为主、盘形加闸瓦的混合制动方式，否则，即使有防滑器，制动距离也比闸瓦制动要长。
（2）制动盘使簧下重量及其引起的冲击振动增大，运行中还要消耗牵引功率。
2. 磁轨制动
磁轨制动（摩擦式轨道电磁制动）是在转向架的两个侧架下面，在同侧的两个车轮之间，各安置一个制动用的电磁铁（或称电磁靴），制动时将它放下并利用电磁吸力紧压钢轨，通过电磁铁上的磨耗板与钢轨之间的滑动摩擦产生制动力，并把列车动能变为热能，消散于大气。
与闸瓦和盘形制动相比，磁轨制动的优点是，它的制动力不是通过轮轨粘着产生的，自然也不受该粘着的限制。高速列车加上它，就可以在粘着力以外再获得一份制动力，使制动距离不致于太长。磁轨制动的不足之处是，它是靠滑动摩擦来产生制动力的，电磁铁要磨耗，钢轨的磨耗也要增大，而且，滑动摩擦力无论如何也没有粘着力大。所以，磁轨制动只能作为紧急制动时的一种辅助的制动方式，用于粘着力不能满足紧急制动距离要求的高速列车上，在施行紧急制动时与闸瓦（或盘形）制动一起发挥作用。
3. 轨道涡流制动
轨道涡流制动又称线性涡流制动或涡流式轨道电磁制动。它与上述磁轨制动（摩擦式
轨道电磁制动）很相似，也是把电磁铁悬挂在转向架侧架下面同侧的两个车轮之间。不同的是，轨道涡流制动的电磁铁在制动时只放下到离轨面几毫米处而不与钢轨接触。它是利用电磁铁和钢轨的相对运动使钢轨感应出涡流，产生电磁吸力作为制动力，并把列车动能变为热能消散于大气。
轨道涡流制动既不通过轮轨粘着（不受其限制），也没有磨耗问题。但是，它消耗电能太多，约为磁轨制动的10倍，电磁铁发热也很厉害，所以，它也只是作为高速列车紧急制动时的一种辅助制动方式。
4. 旋转涡流制动
旋转涡流制动（涡流式圆盘制动）是在牵引电动机轴上装金属盘，制动时金属盘在电磁铁形成的磁场中旋转，盘的表面被感应出涡流，产生电磁吸力，并发热消散于大气，从而产生制动作用。
与盘形制动（摩擦式圆盘制动）相比，旋转涡流制动（涡流式圆盘制动）的圆盘虽然没有装在轮对上，但同样要通过轮轨粘着才能产生制动力，也要受粘着限制。而且，与轨道涡流制动相似，旋转涡流制动消耗的电能也太多。
5. 电阻制动
电阻制动广泛用于电力机车、电动车组和电传动内燃机车。它是在制动时将原来驱动轮对的自励的牵引电动机改变为他励发电机，由轮对带动它发电，并将电流通往专门设置的电阻器，采用强迫通风，使电阻发生的热量消散于大气，从而产生制动作用。
6. 再生制动
与电阻制动相似，再生制动也是将牵引电动机变为发电机。不同的是，它将电能反馈回电网，使本来由电能或位能变成的列车动能获得再生，而不是变成热能消散掉。显然，再生制动比电阻制动在经济上合算，但是技术上比较复杂，而且它只能用于由电网供电的电力机车和电动车组，反馈回电网的电能要马上由正在牵引运行的电力机车或电动车组接收和利用。
上述各种制动方式中，除磁轨制动和轨道涡流制动外，都要通过轮轨粘着来产生制动力并受粘着限制，所以习惯上统称为“粘着制动”，并把不通过粘着者统称为“非粘（着）制动”。
目前已投入实际运用的电力制动有电阻制动、再生制动、盘形涡流制动等。由于电力
制动在低速区无制动力，因此，空气制动是必不可少的，电力制动具有不受闸瓦等摩擦系数的影响，且能大幅度降低闸瓦和车轮的磨耗的优点。
1. 电阻制动
电阻制动是将牵引主电动机作为发电机, 利用动能发电并将电能通过车辆上的制动电阻器转变为热能, 从而获得制动力的方式“电阻制动主要由直流电动机与电阻控制装置组成”
2. 再生制动
再生制动是将牵引主电动机作为发电机，利用动能发电，并将电能反馈给电网，从而获得制动力的方式，这种方式与电阻制动相比，可节省电能，且不需大而重的制动电阻器，再生制动采用直流电动机和斩波控制装置的组合方式，但近年来已广泛采用交流电动机和逆变器控制装置的组合方式。
3. 盘形涡流制动
盘形涡流制动的电磁铁是相对车轴上的制动盘间隙安装的, 当制动盘旋转时, 电磁圈流过电流，便会在制动盘上产生涡流，涡流产生的电磁力就成为制动力，它是依靠涡流发热而消耗动能的，电力制动与空气制动的协调控制为了减少闸瓦磨耗和获得高效制动力，应优先使用电力制动，但是, 在电力制动失效时, 则必须依靠空气制动。因此，必须进行电力制动和空气制动的协调(电空协调) 控制。
3.4.1.3制动机种类
按制动原动力和操纵控制方法的不同，机车车辆制动机可分类为：手制动机、空气制动机、真空制动机、电空制动机和电（磁）制动机。
手制动机
手制动机的特点是以人力为原动力，以手轮的转动方向和手力的大小来操纵控制。它构造简单、费用低廉，是铁路上历史最悠久、生命力最顽强的制动机。铁路发展初期，机车车辆上都只有这种制动机，每车或几个车配备一名制动员，按司机的笛声号令协同操纵。由于它制动力弱、动作缓慢、不便于司机直接操纵，所以很快就被非人力的制动机所代替。非人力的制动机成了主要的制动机，手制动机退居次要地位，成了辅助的备用的制动机。但是它的这个“配角”的地位很牢固。在调车作业、车站停放或者主要制动机突然失灵时，手制动机仍然是一个简单有效的救急的制动手段。
3.4.2制动装置的安装
120Km/h电力机车基础制动装置采用单元独立制动器，每台转向架共有6个制动器。在制动器箱体内，安装有制动杠杆和闸瓦间隙自动调整器，制动器箱体处安装制动缸、闸瓦、闸瓦托和闸瓦托吊杆，每个制动器安装有两个闸瓦。组装好的制动器作为一个独立部件通过用螺栓联接在构架的制动器安装座上，每个制动器重85Kg 。
第4章 机车转向架构架结构设计
构架是转向架的重大部件之一，是转向架众多部件联接的基体。构架也是承载和传力的基体。机车运行中，构架除承受垂向重力、纵向的牵引力、制动力及横向的离心力、轮轨侧压力等力外，还常常经受很严重的动作用力和冲击载荷。
4.1转向架构架设计原则
1. 构架是转向架的一个重要部分, 它是转向架其它零部件的安装基础。因此，设计时必须全面考虑构架与各有关零部件的相互位置等问题。
2. 构架各梁应尽可能设计成等强度梁，以保证能获得最大强度和最小自重。近代大功率高速机车，为了减轻轴荷重而对减轻构架的自重提出了更高的要求。
3. 构架各梁的布置应尽可能对称，以简化设计和施工。如对称布置有困难，也要尽可能减少不相同零件的数量。
4. 各梁本身以及由各梁组成构架时, 必须注意减小应力集中。因此，各梁相交处的过渡要平缓、圆滑，切口处要相应补强。
5. 除了保证强度外，构架还要有足够的刚度。因为刚度不足时会造成载荷分布不均匀或各梁本身产生自振等问题。
6. 采用电焊结构时必须注意施工方便，具有足够的焊缝尺寸；焊缝应布置在应力较小处, 并满足一般焊接结构的要求。焊缝还应便于检查和修理。焊接后应消除内应力。
7.在构架上需考虑设有机车出轨后使机车复位的支承部位
4.2转向架构架的分类
4.2.1按设计和制造工艺分类
转向架构架就设计和制造工艺而言，分为铸钢构架和焊接构架。焊接构架又可分为钢板焊接构架和压型钢板焊接构架。铸钢构架由于质量大，铸造工艺复杂，目前在电力机车上已很少采用；焊接构架质量轻，各梁都为中空箱型构件，使用材料省、强度个刚度都能得到保证，所以得到了普遍的采用。尤其压型钢板焊接构架，各梁按等强度梁设计制造，气箱型截面的尺寸依各部委受力情况而大小不等，使各截面的应力相近，具有足够的强度，怯质量轻，材料利用率高。但由于制作是必须具备1000t 以上打醒水压机和大型加热炉，成本比一般钢板焊接构架高，现已很少采用。
4.2.2按轴箱及其定位装置的结构分类
根据轴箱及其定位装置的结构，构架又分为有导框式和无导框式。构架采用无导框轴箱定位方式时不需要开切口，可避免强度削弱。近代干线电力机车，尤其是高速电力机车越来越广泛的采用无导框式钢板焊接结构的转向架构架。
4.2.3按构架的结构形式分类
根据构架的结构形式，转向架构架有封闭式构架和开口是构架之分。封闭式构架又有“日”形（两轴转向架）和“目”字形（三轴转向架）构架。
转向架构架主要由左右侧梁，一根或几根横梁（两轴转向架为一根，三轴转向架为两根）以及前后端梁组焊而成。有的转向架构架没有端梁，称为开口式或H 形构架；有端梁的构架称为封闭式构架。
侧梁是构架的主要承载梁，是传递垂向力、纵向力和横向力的主要构件，现代电力机车车体和车上部质量几乎都是通过旁承支承在构架侧梁上的。
横梁和端梁用来保证构架在水平面内的刚度，保持各轴的平行及承托牵引电动机。砂箱一般安装在前后端梁上。
4.3 SS3B转向架构架实例
SS 3B 电力机车转向架构架是由两根侧梁（分左、右）、一根前端梁、一根后端梁、两根中间梁及各种附加支座等组成。各梁焊装后，构架成“目”字形结构。如图4-1所示。
SS 3B 机车转向架构架主要技术参数
外形尺寸 920×2718×6925㎜ 两侧梁横向中心线间距 2110㎜ 旁承前后中心线间 2087±1㎜ 同一轴拉杆座与圆弹簧拉杆座八字面中心线距离 940±1㎜ 构架总重 5103kg
图4-1 SS 3B 机车转向架构架
1—前端梁；2—侧梁；3—垂向减振器上座；4—中间梁；5—旁承定位座；
6—摩擦减振器座；7—横向减振器座；8—侧梁；9—螺栓；10—铭牌；
11—旁承定位座（二）；12—中间梁（二）；13—接地台；14—后端梁。
1. 侧梁
侧梁分左、右各一根，侧梁由侧梁体、圆弹簧拉杆座、拉杆座、拉杆体座、定位块和牵引座等组成。侧梁体由上、下盖板（20钢板Q235A ）和2块立板（16钢板Q235A ）焊成箱形凸梁体；牵引座、圆弹簧拉杆座和拉杆座均为ZG230-450铸钢件，它们均焊装于侧梁体下部；拉杆体座是由Q235A 钢板组成的侧梁体和拉杆座中间的连接体；定位块为30mmQ235A 钢板，焊装于侧梁上部。侧梁在焊装后，必须调梁，梁体上挠度不大于5㎜，旁弯不直度不大于3㎜。
2. 前端梁
前端梁是由一根钢管和制动器安装座组成。钢管为φ194×10㎜10号无缝钢管，长度为2360㎜；制动器安装座由立板和制动座安装板组成，材料均为Q235A 钢板。前端梁与侧梁组装时，前端梁钢管插入侧梁φ196㎜孔内，然后施焊，焊角高度8㎜。
3. 中间梁和后端梁
中间梁和后端梁均由上下盖板（20钢板Q235A ）、2块立板（16钢板Q235A ）焊成箱形梁体，在它的下方焊有制动座安装板（16钢板Q235A ）、电机悬挂吊座（ZG230-450）、1根防落框（8钢板Q235A ）和定位板。中间梁在上盖板上还装有尾销框。
4. 附属部件介绍
附属部件包括旁承座、各种减振器座（横向液压减振器座、横向摩擦减振器座和垂向液压减振器座）和接地台，各座材料均为Q235A 或ZG230-450。另外，在每个转向架构架左侧梁立板上装有铭牌1块，上方是制造厂家，下方是编号和出厂日期；编号“车号×2—1”为前转向架；编号“×2”为后转向架。
5. 砂箱装置
为了提高机车粘着系数，可给钢轨面撒砂，因而在每台转向架前后四角处设置了4个砂箱，每个砂箱容积为0.1m 3，每台机车总砂箱容积为0.8m 3。
砂箱装置由砂箱、砂箱盖、支架、排石器等组成，砂箱装置均为板材焊接结构，在组装砂箱前应对焊缝外观、 砂箱盖密封情况进行检查。在机车出厂前，应对排石器角钢下端至轨面尺寸70—80㎜进行检查，符合要求方能出厂。
6. 尺寸检查
（1）第三位拉杆座对第一位、第二位拉杆座对角线检查。相对应的两对角线之差不大于5㎜。
（2）. 两侧梁相对应的拉杆座内侧面距离为1855±1㎜。
（3）. 同一轴同侧拉杆座与圆弹簧拉杆座八字面中心线距离940±1㎜。
（4）. 制动器安装座横向距离1528±3㎜。
（5）. 八字面处尺寸460
±2㎜。
（7）. 同侧前后旁承座距离2087±1㎜。
（8）. 旁承横向距离2110mm 。
4.4 转向架构架结构设计
通过对SS3B 构架的实例分析以及构架的设计原则，该构架设计为“目”字形焊接钢结构，由两根箱形侧梁、两根箱形横梁和两根箱形端梁构成，各梁均为薄板焊接而成的箱形梁。
4.4.1 侧梁结构
侧梁设计时尽可能考虑成等强度梁，其中部截面大于两端截面且为平直的箱型梁体，其上盖板上有二系簧座。横向减震器座、二系垂向止挡座、摇头止挡座等、下盖板上有一系垂向止挡座、一系横向止挡座、抗蛇形减震器座、二系横向止挡座、制动夹钳吊挂座。下盖板与拉杆之间设有二系垂向减震器座。靠中间的上盖板厚20mm ，靠两边的上盖板厚14mm ，下盖板厚为24mm ，立板厚为12mm ，在梁体内的适当部位设置厚度为8mm 钢板作为内部筋板。侧梁结构如图4-2所示。
0. 17㎜，用样板检查。 （6）. 同一侧第一位拉杆座对第二位、第三位拉杆座距离各为1360±1.5㎜，3360
图4-2 侧梁结构
1-箱型梁； 2-下盖板； 3-上盖板。
4.4.2 牵引梁结构
为了便于实现低位牵引的布置，牵引梁选用下凹鱼腹形箱型梁体，其上没有电机悬挂座、制动夹钳吊挂座、耦合减震器座等，上盖板厚为14mm ，下盖板厚均为22mm ，立板为14mm ，内部设置厚度为8mm 的筋板。牵引梁如图4-3所示。
图4-3 牵引梁结构
1—底架缓冲座； 2—加强筋板； 3—后立板； 4—缓冲座安装梁； 5—前立板； 6—上盖板； 7—下盖板； 8—托板； 9—前板。
4.4.3 横梁结构
横梁具有增强构架的整体性，提高构架的整体抗变形能力和抗扭强度等重要作用。构架横江采用下凹鱼腹形箱型梁体，其上设有电机悬挂座，上、下盖板厚12mm ， 立板厚为10mm ，内部筋板厚为8mm 。横梁的横截面较牵引梁小。
4.4.4端梁结构
端梁采用下凹鱼腹形箱型梁体，其上设有电机吊杆座、制动夹钳吊挂座、耦合减震器座、止挡安装座。上、下盖板厚为10mm ，立板和筋板厚为8mm 。
4.5 构架结构
综上所述，转向架构架的结构如图A1-2所示。
因所学知识有限以及时间关系，构架结构强度和刚度不予分析计算。
结 论
毕业论文是本科学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次C0-C0转向架构架设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。
通过对焊接构架结构连接形式、弹性悬挂系统定位结构、电机悬挂支承、制动装置支承、制动装置的分析，进一步的认识了解了转向架构架对机车运行性能的重要性。提高是有限的但提高也是全面的，正是这一次设计让我积累了无数实际经验，使我的头脑更好的被知识武装了起来，也必然会让我在未来的工作学习中表现出更高的应变能力，更强的沟通力和理解力。
在此我要向我的导师和专业老师致以最衷心的感谢和深深的敬意，是你们的细心指导和关怀，使我能够顺利的完成毕业论文。在我的学业和论文的研究工作中无不倾注着老师们辛勤的汗水和心血。老师的严谨治学态度、渊博的知识、无私的奉献精神使我深受启迪，从尊敬的导师身上，我不仅学到了扎实、宽广的专业知识，也学到了做人的道理。
致 谢
四年的大学学习生活即将在这个季节结束，在这四年中，收获了太多的东西，在论文即将完成之际，很感谢帮助我完成本论文的老师们和同学们，因为你们的帮助以及解惑才得以完成。
本论文是在导师左丽娟教授的精心指导下完成的。从论文的构思、开题，到论文的每一细节部分都凝聚着导师的心血，她在忙碌的教学工作中挤出时间来审查、修改我的论文。也感谢同学们在绘图以及论文写作方面给予的帮助，谨此表示衷心的感谢！
感谢四年中陪伴在我身边的同学、朋友，感谢他们为我提出的有益的建议和意见，有了他们的支持、鼓励和帮助，我才能充实的度过了四年的学习生活。
由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正！
参考文献
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