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列车空气弹簧对车辆系统平稳性的影响研究
| 论文题名： | 列车空气弹簧对车辆系统平稳性的影响研究 |
| 关键词： | 铁路列车;空气弹簧;虚拟激励;振动响应;车辆平稳性 |
| 摘要： | 随着我国铁路列车的提速及轨道交通的快速发展，使得车辆振动的问题更加突出。而车辆的振动特性会直接影响到车辆的运行品质，同时乘客也会由于振动而产生疲劳和主观感觉上的不舒服。因此有必要去寻求更佳的车辆减振措施以改善车辆振动所引起的诸多问题。当前的研究主要采用实际试验与理论仿真相结合的方式，经过分析找出对车辆振动影响较大的因素，对其进行合理的改进，使车辆获得更优的动力学性能。 本文考虑将空气弹簧的等效力学模型引入到传统轨道车辆模型的二系悬挂中，建立含有Nishimura空气弹簧的车辆垂向振动系统的改进模型。根据Lagrange方程推导了系统的振动微分方程，进一步整理为矩阵形式。为车辆系统随机振动的仿真分析提供基础。以轨道随机不平顺作为系统的激励，基于随机振动基本理论，采用时域分析与频域分析相结合的方法计算仿真车辆系统各部分的动力学响应。 在时域方面，采用四阶Runge-Kutta法，通过C语言编写程序计算得到车辆系统各部分的时间历程响应，并通过时频转换得到对应的频谱图。分析了不同空气弹簧参数对车辆时域响应的影响，研究发现空气弹簧有效面积对车体浮沉振动响应量的影响较大。 在频域方面，基于铁道车辆响应分析的虚拟激励法，通过MATLAB编写程序计算得到在不同车速、悬挂系统参数及空气弹簧参数对于车辆系统各部分振动响应量功率谱密度的影响。研究发现随着车速的增大，车体和转向架响应量的功率谱密度曲线出现向右移动的现象。悬挂系统各参数对车辆系统各部分振动响应量功率谱密度的影响在不同频段内有所不同。空气弹簧各参数对车辆系统各部分功率谱密度的影响主要集中在小于10Hz的低频范围。 最后采用Sperling指标作为车辆平稳性的评价标准，分析总结了不同空气弹簧参数及悬挂系统参数对于车辆运行平稳性的影响规律。车速、二系阻尼、一系弹簧刚度及有效面积均和Sperling指标呈正相关，附加气室容积、节流孔直径和Sperling指标呈负相关。结果表明:在一定的可取范围内，选取较小的空气弹簧有效面积、较大的空气弹簧附加气室容积和节流孔直径可以有效的减弱车辆的振动。 |
| 作者： | 李彪 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 张艳龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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