专利名称：一种轨道车辆用抗侧滚扭杆轴的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种轨道交通车辆用零部件，特别涉及一种轨道交通车辆用抗侧滚扭杆轴。
背景技术：
车辆的振动主要有六个方向的自由度:X方向的伸缩振动、Y方向的横摆振动、Z方向的浮沉振动、绕Y轴的点头振动、绕Z轴的摇头振动、绕X轴的侧滚振动(如图1所示)。目前的轨道交通车辆转向架均为两级悬挂，抗侧滚扭杆系统起到了调节车辆侧滚刚度、控制车辆侧滚振动的作用。抗侧滚扭杆系统的机构运动图如图2所示，图中M为车体，E、F为扭杆支撑座组成，安装于构架上，A、B、C、D为橡胶球铰或金属关节轴承，可在三个方向转动。由图可见，如果不考虑相对于系统刚度小得多的支撑座组成和橡胶关节的影响，当车体相对于转向架发生浮沉振动时，两根连杆同时往一个方向运动，整个装置绕支撑球铰同时转动，扭杆并不承受力或扭矩，故并不影响车体的浮沉振动，同样对除侧滚以外的其它几个运动同样不提供任何附加的力或扭矩。而当车体与构架之间发生绕X轴的相对转动即侧滚时，左右连杆向相反的方向上下运动，通过扭转臂(图中FD、EC)使扭杆发生扭转变形，扭杆由于抗扭弹性而产生抗扭反力矩，这一反力矩作用在垂向连杆上表现为一对大小相等方向相反的垂向力，而这对垂向力作用在车体上就形成了与车体侧滚方向相反的抗侧滚力矩，抗侧滚力矩的作用将阻止车体相对于转向架侧滚角度的增加，从而抑制车辆的侧滚，提高车辆的横向平稳性。从附图2我们可看出，提供侧滚刚度的除了抗侧滚扭杆系统，二系悬挂弹簧K也起着抗侧滚的作用，故抗侧滚扭杆系统是用来调节系统整体侧滚刚度的附加组件。根据转向架的设计和工艺装配要求，目前国内外扭杆轴和扭转臂的集合模式主要有三种:1)扭转臂和扭杆轴通过热套圆柱面或花键过盈配合，此种结构装配后扭杆轴和扭转臂不能拆卸，对转向架空间尺寸要求高。圆柱过盈配合结构的扭转臂和扭杆轴如过盈量选择过小，在大的垂向载荷条件下容易打滑，选择过大则无法装配。花键过盈配合的产品过盈量不好控制，花键设计和加工复杂；2)扭转臂和扭杆轴通过花键间隙配合，然后用紧固配件将扭转臂和扭杆轴压紧防松，此种结构是可拆卸的，但花键存在间隙，使用中存在冲击载荷，易产生微动磨损，只适用于小载荷，并可靠性要求不高的情况；3)扭杆轴和扭转臂采用整体式结构，此结构制造工艺复杂，安装受到转向架结构较多限制，只适用于小载荷的情况。近几年来，随着轨道交通运行速度和舒适性的要求越来越高，对轨道交通运行性能和行车安全至关重要的转向架的运行稳定性、轻量化、低噪声、高可靠性、易维护等要求也越来越高。而为实现轻量化，转向架与车体各构件结构越来越紧凑和灵活。对抗侧滚扭杆,除了可靠性研究越来越严格外,对结构的要求也越来越高。对整个抗侧滚扭杆系统,扭转臂和扭杆轴的配合是影响可靠性的关键项点，并考虑空间和维护要求，扭转臂和扭杆轴还要求可拆卸。当前常用的技术手段的缺点在于:圆柱过盈配合和花键过盈配合扭杆，整体结构笨重，扭转臂和扭杆轴不可拆卸，如过盈量在设计、制造、检验等过程中出现问题，就存在扭转臂和扭杆轴配合打滑或轴向窜出的风险，进而影响抗侧滚扭杆的可靠性；而渐开线花键间隙配合扭杆，虽然扭转臂和扭杆轴可拆卸，但加工工艺复杂，且花键处容易产生应力集中，并此种结构由于花键存在间隙，在使用中存在冲击载荷，易产生微动磨损，只适用于小载荷，可靠性要求不高的情况；而整体式结构扭杆，由于受转向架结构所限，应用较少。因此，为满足抗侧滚扭杆的可靠性和可拆卸性要求，设计一种满足大载荷、高可靠性并可实现拆卸和安装的新型连接的抗侧滚扭杆就显得尤为重要。
实用新型内容本实用新型的目的在于针对现有结构的抗侧滚扭杆系统不能适应新型轨道交通车辆高可靠性，扭杆系统易安装和拆卸的要求，提供一种高可靠性配合、易拆卸、易加工的新型抗侧滚扭杆轴及其安装、制作方法。本实用新型采用的技术方案是:一种轨道交通车辆用抗侧滚扭杆轴，包括扭杆轴和扭转臂，所述扭杆轴和扭转臂在端部配合面上加工有形状相同的包络等距多边形，采用包络等距多边形型面配合的连接方式，轴向锁紧。进一步地，还包括蝶形垫片、挡块和螺栓，所述螺栓与扭杆轴螺纹连接，通过中间放置蝶形垫片和挡块轴向锁紧定位扭转臂。进一步地，所述扭杆轴与扭转臂的配合面为锥面或者圆柱面，或者其他类型配合面。本实用新型与现有技术相比，其优点在于:1)扭杆轴和扭转臂通过包络等距多边形型面配合，并采用较松的过渡配合，装拆方便，但当传递扭矩时，轴和臂之间可以产生微小角位移，因而能够实现以间隙配合装配，以过盈配合工作，并能有效消除工作表面之间的摩擦，减小能量消耗，提高强度；2)包络等距多边形型面配合具有自定心的性质，即配合出现间隙时，在传递载荷过程中轴和臂的轴线会自动定心；3)包络等距多边形型面配合强度高，连接面上没有键槽和尖角，从而减小了应力集中，可承受较大的载荷，连接的可靠性高，应用于对抗侧滚扭杆有高可靠性要求的各型车辆上；4)包络等距多边形廓形简单，测量方便。采用普通数控加工中心即可加工；5)该型配合扭杆端部可设计为锥面上的包络等距多边形，通过锥面的锥度一边锁紧，另一边加上螺栓或锁紧螺母锁紧，通过锁紧力有效控制轴和臂的轴向运动，安全可靠。
图1:车辆转向架均为两级悬挂结构及振动主视图和侧向示意图；图2:抗侧滚扭杆系统的机构运动示意图；图3:为本实用新型所述扭杆轴的结构示意图。
具体实施方式
附图3给出了本实用新型的一个实施例，下面将结合附图对本实用新型作进一步的描述。从附图3可以看出，本实用新型是一种新型的轨道车辆用抗侧滚扭杆，包括扭杆轴1、扭转臂2，蝶形垫片3，挡块4和螺栓5。扭杆轴I在两端部与扭转臂2配合，通过扭转臂2传递扭杆系统上的垂向载荷。螺栓5与扭杆轴I螺纹连接，通过中间放置蝶形垫片3和挡块4轴向锁紧定位扭转臂2。扭杆轴I和扭转臂2在端部配合面上先加工出锥度配合面，再加工出包络等距多边形。即扭杆轴I与扭转臂2采用包络等距多边形配合，扭杆轴I在锥度大端通过锥度有效锁紧定位，另一端通过蝶形垫片3，挡块4和螺栓5施加锁紧力矩锁紧定位，进而传递扭杆系统上的垂向载荷。本实用新型的组装方法如下:选择已加工好包络等距多边形的扭杆轴和扭转臂一一 > 扭转臂通过调整多边形方向直接安装到扭杆轴上一一 > 安装其余零部件定位锁紧一一 > 在单端或两端施加锁紧力矩锁紧，防止扭杆轴和扭转臂轴向运动。上述实施例仅用于进一步说明本实用新型之用，本领域普通技术人员在不脱离本实用新型实质及技术启示下所做的变形和润饰，均应视为在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种轨道车辆用抗侧滚扭杆轴，包括扭杆轴和扭转臂，其特征在于，所述扭杆轴和扭转臂在端部配合面上加工有形状相同的包络等距多边形，采用包络等距多边形型面配合的连接方式，轴向锁紧。
2.根据权利要求1所述一种轨道车辆用抗侧滚扭杆轴，其特征在于，还包括蝶形垫片、挡块和螺栓，所述螺栓与扭杆轴螺纹连接，通过中间放置蝶形垫片和挡块轴向锁紧定位扭转臂。
3.根据权利要求1所述一种轨道车辆用抗侧滚扭杆轴，其特征在于，所述扭杆轴与扭转臂的配合面为锥面或者圆柱面。
专利摘要本实用新型公开了一种轨道交通车辆用抗侧滚扭杆轴，包括扭杆轴和扭转臂，所述扭杆轴和扭转臂在端部配合面上加工有形状相同的包络等距多边形，采用包络等距多边形型面配合的连接方式，轴向锁紧。本实用新型扭杆轴和扭转臂之间采用包络等距多边形配合方式，使得拆卸更为方便，同时抗侧滚效果更好。
文档编号B61F5/24GK203063956SQ20122038576
公开日2013年7月17日 申请日期2012年8月6日 优先权日2012年8月6日
发明者罗斌, 刘文松, 郭春杰, 邹敏佳, 盛超, 余万里 申请人:株洲时代新材料科技股份有限公司