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考虑轴承接触非线性的柔性轮轨耦合动力学
| 论文题名： | 考虑轴承接触非线性的柔性轮轨耦合动力学 |
| 关键词： | 铁路货车;柔性轮轨;耦合动力学;运行平稳性;轴承振动 |
| 摘要： | 随着铁路运输事业的快速发展，铁路货车的运行速度在不断地提高，轮轨间相互作用加剧，随之也使得一些关键零部件发生不同程度的损坏。刚性轮轨空间耦合动力学模型一直被作为研究轮轨系统的主要手段，但此模型只局限于研究低频动力学问题的研究，对于中高频动力学问题则不是十分准确。而考虑轮对的柔性则可以解决此问题，故柔性轮对动力学则成为研究的重点。本文建立的柔性轮对-轨道空间耦合动力学模型，考虑了双列圆锥滚子轴承的多向耦合接触模型、轮对的柔性以及轮轨的空间接触等因素。本文主要工作如下: (1)基于集中质量法建立了左右承载鞍、轴承外圈和基于模态叠加法的钢轨系统的柔性轮对-轨道动力学模型，并在模型中考虑了通过轴承多向耦合接触模型得来的轴承滚子与内外圈之间的非线性作用力; (2)采用基于Matlab的有限元法来表达车轴的柔性，利用空间梁单元来表达轴段特性，通过一致刚度矩阵和一致质量矩阵求得轴段单元的刚度矩阵和质量矩阵，并使用空间向量定位法得到了总体的质量矩阵、刚度矩阵以及载荷矩阵; (3)考虑了轮对柔性和钢轨系统的振动对空间轮轨接触关系的影响。对柔性轮对-轨道系统的接触参数进行了修正，使用迹线法和最小距离法求得了轮轨接触点及相关接触参数。通过赫兹非线性接触理论求得了轮轨法向力，并采用沈志云-Hedrick-Elkins理论来对Kalker线性蠕滑理论进行非线性修正，求解得到了蠕滑力/力矩，并对节点载荷进行了等效处理; (4)介绍了轨道不平顺的形成原因及现实意义，并对多种不平顺模型进行了分析比较，介绍了轨道不平顺的模拟方法; (5)通过以某铁路货车转向架为实例，在此基础上研究了轨道不平顺对于铁路货车运行平稳性以及轴承振动特性的影响。 |
| 作者： | 孙晓龙 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 霍军周 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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