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考虑弓头运动姿态和接触形貌特征的弓网系统动力学研究
| 论文题名： | 考虑弓头运动姿态和接触形貌特征的弓网系统动力学研究 |
| 关键词： | 高速列车;弓网系统;动力学行为;弓头结构;运动姿态;接触线;形貌特征 |
| 摘要： | 弓网关系作为高铁技术研究的重要一环，对保障列车稳定受流和安全运行有着重要意义。弓网系统的垂向振动、纵向冲击、横向摆动、弓头转动、侧滚以及滑动摩擦、电弧、接触线不平顺等引起的受流质量下降、结构破坏、材料异常磨耗都与弓网系统动力学行为密切相关。本文主要基于弓网受流过程中弓头运动姿态和弓网接触形貌特征进行分析，并考虑了弓网纵向冲击的影响，完成了以下研究内容: 首先，基于模态叠加法建立了弓网动力学仿真平台，对仿真平台中接触网、受电弓、接触模型以及弓网耦合求解过程做了详细介绍，并根据EN50318对平台的正确性进行了验证。通过将Lankarani所推导的描述多体系统碰撞过程的赫兹接触模型引入仿真平台，对接触模型中相关参数的影响规律进行了分析，并对仿真过程中相关参数的取值进行了确定。 其次，依托所建立的弓网仿真平台，通过推导考虑弓头点头和侧滚运动姿态的受电弓运动微分方程，分析了弓头运动姿态对弓网受流质量的影响。 然后，通过考虑弓网受流过程中接触线形貌特征的影响，推导了考虑接触线形貌特征的弓网接触模型，并且通过考虑弓网接触点在弓头上的作用位置以分析受电弓弓头形貌的影响。 最后，基于拉格朗日方程所导出的受电弓框架微分方程，推导了多刚体受电弓模型的弓网耦合动力学模型，并对多刚体受电弓模型和质量归算模型的动力学性能进行了对比分析。在此基础上通过引入弓网纵向冲击，建立了考虑弓网纵向冲击的弓网平面耦合动力学模型，并分析了弓网纵向冲击对受流质量的影响。 研究结果表明，受电弓弓头点头运动对弓网受流质量影响不大，而弓头侧滚运动会减小弓网冲击;接触线形貌特征的考虑将会引起接触压力表现出更大的振荡，双滑板受电弓与单滑板相比表现出的受流性能更好，受电弓弓头形貌特征对弓网受流质量不良影响较小;受电弓多刚体模型与质量归算模型在低速情况下契合度较好，但高速情况下使用多刚体模型的仿真结果更精确;对于考虑弓网纵向冲击的弓网动力学模型，接触形貌的考虑将会引起垂向和纵向接触力更大的波动，弓网纵向冲击在列车闭口运行时对弓网受流有益，在开口状况对受流质量有不良影响。 |
| 作者： | 赵晨 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 周宁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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