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式(2.31)中: KL—横向弯曲刚度,mm/N；WL—图3的横向载荷, N；?L—图2.6的横向挠度,mm。
图2.6 横向弯曲刚度
(2) 扭转刚度
扭转刚度以扭转载荷作用下的作用点的挠度表示,由公式(2.32)给出。
KT??TWT?l (2.32)
式(2.32)中: KT—扭转刚度,mm/N；WT—图4的扭转载荷, N；l—图2.7的载荷作用点的间距,mm；?T—图2-7的刚度,mm。
图2.7 扭转刚度
2.4.3 内容的辅助说明
(1) 适用范围
本标准规定的对象是用于铁道车辆的转向架构架,不适用于使用橡胶轮胎的无轨电
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车、独轨车辆和中运量轨道系统车辆等使用的转向架构架。
(2)设计的通用条件的分类
对于转向架构架的设计,是根据通用条件的分类,以设计程序明确化、标准化为目标而规定的。除了这里规定的条件以外,还有乘坐舒适度条件和运行条件等,但由于这些条件是针对整个转向架的要求,故除外。
(3) 载荷条件
适用于转向架构架的载荷条件用于强度计算。但由于强度评价是以疲强度为主,所以规定了为进行疲劳强度试验设计的分析方法。因此,载荷种类分为“静载荷”和“动载荷”,并各自规定了考虑方法。
(4)动载荷
动载荷的值因线路条件、速度条件、发生机理和发生频率的不同而异,所以,本标准只列出了通常考虑的范围。
另外,用于转向架的静载荷试验的载荷值,在JIS E 4208（铁道车辆用转向架的载荷试验方法）中作了规定。
(5) 应力合成方法有2种:
(a)平均应力以及动应力均取代数和的方法；
(b)平均应力取代数和、动应力为平方和的平方根的方法。
但考虑到以疲劳强度为基准时,最好采用(b)方法,从过去的现车试验数据来看,总是与实际接近,所以规定了这种方法。
将利用振动加速度等引起的动载荷进行的静载荷试验得到的动应力,按正文公式
?(2.28)和公式(2.29)合成为?a,?a与从现车试验得到的测定应力?b的比a?为0.6-1.2,
b根据动载荷系数的选择方法,可以将这个比值定在大于1。
(6) 脉动载荷
用转向架构架负载的动载荷,有时其交变载荷和脉动载荷同时叠加在静载荷上。 这时,各自分别应用交变疲劳极限和脉动疲劳极限进行强度评价比较困难,所以,将脉动载荷引起的应力的加到平均应力上,剩下的作为动应力处理,并采用了合成的方法
(7)表(2.5)主要材料的抗拉强度、屈服强度以及疲劳极限
转向架构架上采用的典型材料的抗拉强度、屈服强度以及疲劳极限示于表(2.5)。 根据试件、结构部分试件和实物等的大量疲劳试验结果,抗拉强度为400MPa的材料的疲劳极限,采用了试件疲劳极限值的80%,为135MPa，这与现车上的损伤例子的分析结果非常相符。经修磨的焊缝的疲劳极限,由于不会因焊接不均匀的形状而引起可靠性降低,
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所以相对未修磨的采用较大的值。
关于铸钢件的疲劳极限,提出了下列方案,经过长时间的审议,但目前还没有整理出充分的数据,待积累了数据后再作规定。
(a)根据抗拉强度、屈服强度和试件的疲劳试验数据,规定铸钢件与SS400及SM400一样,疲劳极限为135MPa。
(b)以统计方法为基础,考虑到铸钢件的缺陷率,规定疲劳极限W的变异系数为SS400及SM400的2倍,许用应力为110MPa。
(8)尺寸
转向架构架结构上基本尺寸有轴距和侧梁横向间距。其他的尺寸可自由选择,所以,推荐了轴距和侧梁横向间距2种基本尺寸。
关于厚度,以作为普通结构材料使用的钢板的标准厚度为主体而确定。在铸钢情况下,有可以任意选择壁厚的优点,但标准的壁厚尺寸还是希望选择正文表(2.8)的数值。
(9)结构设计上考虑的事项
转向架构架由于受弹簧装置、摇枕装置、车体和附件等的影响,不能单独设计,还要根据使用车辆的特性来进行设计。
关于转向架构架和车体、摇枕、轮轴及附件的相对运动,作为标准虽然经过了审议,但因涉及到转向架的整体设计,所以在标准正文中只规定了通用项目。
2.5 转向架构架标准的综合比较
上面2.2、2.3、2.4节分别对国内、欧洲和日本的转向架构架的标准进行了研究，在对三大标准进行比较时，我们可以看出：在进行加载时，国内标准与UIC标难将载荷工况分为超常载荷和模拟运营载荷两种工况。超常载荷是指运营中可能发生的最大载荷，包括：机车上部质量的1.3倍、构架及悬吊载荷的X倍、横向载荷、斜对称载荷和纵向载荷等。模拟运营载荷是指实际运营中经常发生的载荷，包括：垂向载荷、构架上悬吊载荷，横向载荷和斜对称载荷等。
在JIS标准中，将载荷分为静载荷和动载荷。静载荷指车辆在停止状态下转向架所承受的载荷，动载荷指车辆在运行状态下转向架所承受的载荷。动载荷又分为静载荷与附加系数的积所表示的载荷以及根据安装的特性所决定的载荷，具体细分为上下方向载荷、左右方向载荷、前后方向载荷、扭转载荷等。
在载荷大小的计算上，三种标准也有着各自的特点。不论是垂向载荷、横向载荷、纵向载荷还是扭转载荷，UIC标准规定的载荷与JIS标准规定的载荷值均较为相似，国内
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标准除了规定了垂向载荷、横向载荷和纵向载荷外还规定了斜对称载荷的计算方法。而在进行疲劳校核时，UIC标准给出了十三种工况，并且在两种工况叠加时选择可能产生最大应力幅值的两种工况进行考虑，从而通过叠加求出应力均值和应力幅值；而在JIS标准中却是将所有可能引起疲劳破坏的载荷条件通过公式进行叠加，从而求出应力均值和应力幅值。
通过使用国内标准、UIC标准和JIS标准对构架进行静强度和疲劳强度的分析比较，我们可以从下面几个方面中得到结论，如下所述:
l)适用范围:国内标准和UIC标准适用于200km/h及以上速度级的一般用途的准轨道高速车辆和其主要零部件，是强度分析和试验规范；JIS标准是对铁路车辆用转向架构架(车体与转向架构架之间的摇枕也适用)设计的通用条件进行了规定，是设计标准。
2)载荷条件分类:国内标准、UIC标准将载荷分为超常载荷和模拟运用载荷；JIS标准将载荷分为静载荷与动载荷两类，并在给定动载荷时，对上下、左右、前后及扭转载荷的叙述与界定较为详细。
3)静强度评价方法:国内标准和UIC标准对构架施加超常载荷，通过计算得到危险部位的应力值，分别对母材区和焊接区进行静强度评价；JIS标准是通过计算疲劳评价时的应力均值和应力幅值，然后相加，得出来的应力值作为静强度评价的应力值，从而进行评价。
4)疲劳强度评价时的应力计算：国内标准和UIC标准在进行疲劳强度评价时的平均应力为一组模拟运营载荷作用下，特定点的应力最大值?max、与应力最小值?min代数和的平均值，应力幅值为?max和?min差的平均值；JIS标准在进行疲劳强度评价的平均应力为静载荷作用下所得出的应力的代数和（存在脉动载荷时，平均应力为该载荷应力的1/2与静载荷应力之和），应力幅值为动载荷应力的合成值，即各动载荷的计算应力的平方和的几何平均数。
5)焊接区域的疲劳强度评价：UIC标准未将焊接区域进一步细分，而是作为一个整体进行评价；JIS标准将焊接区域分为打磨区与非打磨区，并且对其分别给出评价标准，因此在焊接区域的评价方法上，JIS标准规定的更加详细、更加符合实际情况。而国内标准对此并未做出详细规定，应借鉴JIS标准进行制定。
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3. 高速动车组转向架轮对的标准
3.1 转向架轮对概述
轮对是机车机械走行部中最重要的部件之一。轮对的作用主要是：机车的全部静载荷通过轮对传递给钢轨；牵引电动机的转矩也通过轮对作用于钢轨产生牵引力。通过轮对滚动使机车前进。当机车沿着轨道运行时，轮对还刚性地承受来自钢轨接头、道岔以及路线不平处的全部垂直和水平面的作用力，同时轮对本身将这些作用力刚性的作用到线路上。另外，轮对在机车行进中受载情况复杂，当车轮行经钢轨接头、道岔等线路不平处时，轮对直接承受全部垂向和侧向的冲击。因此，保持轮对的正确形状和良好的技术状态是机车安全运行的必要条件，所以对轮轴的制造和维护应特别重视。
轮毂热套在轮心上和车轴压装在轮心内都在车轮内部引起组装应力。
轮对由于承受很大的静载荷和动作用力、组装应力、闸瓦制动力以及曲线通过时的构架力、向导力、轮对本身旋转的离心力以及闸瓦制动时产生的热应力等，因此要求轮对必须有足够的强度。另外，由于轮对是簧下质量（又称死质量），为了减轻它对线路的动作用力，还要求尽可能减轻其质量。为了保证安全，适当选择轮对部件的材料，保持轮对的正确组装和良好的状态是很有必要的。
轮对由车轴、车轮、大齿轮（齿轮数视机车的型号而定）组成。轮对装配主要有车轴、轮心、轮毂、扣环等组成。
图3.1 转向架轮对
车轴也是机车转向架中最重要的部件之一，是轮对转动的中枢，它的质量好坏，直接关系到运行的安全，所以在制造、维修中必须要严格要求。机车车轴上承受的载荷一般是比较复杂的。它不仅承受由于机车自重而产生的弯矩，同时还承受很大的扭矩（主要是由牵引电动机经过齿轮传动时侧压力引起的弯、扭矩），轴承、轮心、齿轮压装在
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