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4 车轴结构设计 . 22
4.1 轴座与轴身设计 22
4.2 车轴其余尺寸及圆弧过渡设计 24
4.3 车轴结构尺寸 25
5 轮对材料选用 . 27
5.1 车轮材质 27
5.2 车轴材质 27
6 有限元分析 . 30 6.1 车轮载荷及工况 30
6.2 车轮强度计算模型 32
6.3 车轴强度分析 37
7 本文结论 . 40
8 工作展望 . 41
致 谢 . 42
参考文献 . 43
1 绪论
1.1 论文的选题背景
铁路重载运输在一些幅员辽阔、资源丰富、煤炭、矿石等大宗货物运量大的国家发展
迅速。随着重载运输的不断发展，国际协会对重载运输的定义也不断被修改。2005 年，
在国际重载运输协会(IHHA)的巴西年会上，对重载运输的定义进行了新的修订:重载列车
牵引重量至少达到8000吨(此前为5000吨);轴重(或计划轴重)为27吨及以上(此前为25
吨 );在至少150km线路区段上年运量超过 4000 万吨(此前为2000万吨)。我国仍沿用国
际重载协会先前的规定，满足其中两条即可视为重载铁路[1]。
铁路是我国国民经济的大动脉，铁路货物周转量占全国货物运输总量的 35%。我国铁
路仅用占世界6%的营业里程，完成了世界铁路货运 25%的运营量。因此，在我国，铁路运
输能力及其紧张，特别是与煤炭等能源运输有关的线路运输能力达到饱和，成为制约国民
快速发展的“瓶颈”。在铁路客货共线的条件下如何提高货运能力成为世界上没有先例的
复杂难题。 车轮是货车的关键部件之一，轮轴是车辆的重要部件[2]
。随着车辆轴重的加大和速度
的提高，其使用条件发生了显著的变化，我国铁路运输密度大、客货混运、客运优先的现
状也加剧了车轮使用条件的恶化。因此，从车轮使用寿命和运行安全性方面考虑，自主开
发大轴重货车车轮极为必要[3]。
鉴于中国铁路线路除大秦重载线和秦沈客运专线外都是客货混跑的国情，为了使货车
速度与提速客车(运行速度为 160km/h～200km/h)相匹配，提高线路综合运输能力，中国
提出了货运重载与提速并举的技术政策，繁忙干线运行货车的速度需达到 120km/h。此外，
重载运输除了考虑专线的重载列车方案外，还着眼于大范围的繁忙线路上大宗货物的重载
运输，通过在行车密度已趋饱和的线路开行重载列车，在线路通过能力有限的条件下获得
更大的运力，缓解铁路运能不足的矛盾[4]。
1.2 国外研究现状与水平
在当前世界重载、快捷是当今世界铁路货物运输的发展方向。重载运输从概念提出到
蓬勃发展，经历了一个技术不断进步的过程。以美国、加拿大、澳大利亚、南非、巴西等
国家为代表，其铁路以货物运输为主，线路条件好，铁路货运劳动生产率高，经济效益显
著，主要发展大轴重的重载运输，货车轴重大、载重高、速度低，列车编组辆数多、运行
密度小。以法国、德国等为代表的欧洲国家以客运为主，为满足特定货物的运输要求而大
力发展快捷运输，货车轴重小、载重轻、速度高，列车编组车辆少。 提高轴重是世界铁路运输大国几乎都在采用的方法，也是重载列车降低运行成本的最
有效的措施。
1.2.1 澳大利亚重载货运
澳大利亚的重载铁路运输在世界上是比较先进的.其重载铁路线上运行着世界上最重、
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