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原文传递跨座式单轨车辆滚振试验台振动特性分析与隔振方法研究

论文题名：	跨座式单轨车辆滚振试验台振动特性分析与隔振方法研究
关键词：	跨座式单轨车辆;滚振试验台;结构设计;振动特性;隔振系统
摘要：	作为服务于城市轨道交通系统的新型市域车辆，跨座式单轨车辆与传统双轨车辆相比，有以下独特优势：爬坡能力强、适应性强、噪声低、占地小、建设成本低、建造周期短，因而得到较为广泛应用。跨座式单轨车辆为新型车辆，大量的运行试验在车辆研发制造过程中必不可少，由于国内的单轨车辆运营线路较少，无法进行大量的试验。若为单一车辆修建专门的试验线进行试验，成本高且无法兼容不同类型车辆；若建造单轨车辆滚振试验台，则造价低、建造周期短且可兼容不同类型车辆，优势更为明显。因此，研究设计可兼容不同型号转向架、可模拟多工况运行线路的跨座式单轨车辆滚动振动试验台，对于提高车辆研发效率、节约成本具有重大意义。　　本文首先围绕试验台功能要求、技术要求进行单轨滚振试验台结构设计，包括：试验台旋转平台、超高调节平台、对滚系统及纵向固定反力架，并采用Creo软件进行三维建模。采用Hypermesh、Optistruct对试验台对滚系统进行有限元建模及模态分析，得到试验台对滚系统固有频率及振型，为对滚系统振动特性分析做铺垫。　　其次，基于频响分析理论、随机频响分析理论，以走行轮对滚系统与水平轮对滚系统为研究对象，采用Optistruct软件分析两者分别在液压作动器简谐激励与随机激励、电机偏心力激励下的振动特性。结果表明，在受到液压激振器的简谐激励时，走行对滚轮系统第六阶模态易被激发，水平对滚轮系统第五阶频率易被激发。在受到液压激振器的随机激励时，走行轮对滚系统最大应力为30.95MPa，小于材料的屈服强度，功率谱密度响应曲线在x、y、z方向分别在35Hz、86Hz、71Hz处出现极大值，分别靠近系统第四阶、六阶、五阶固有频率；水平轮对滚系统最大应力为48.36MPa，小于材料的屈服强度，功率谱密度曲线x、y、z方向均在在第五阶固有频率处出现最大值。在受到电机偏心力激励时，走行对滚轮系统位移响应并未出现极大值，水平对滚系统第五阶固有频率容易被激发。　　最后，采用积极隔振方法，对试验台进行隔振系统设计。将隔振系统设计为一级减振系统，选取隔振指标为振动传递率不大于0.05，通过参数设计计算，隔振系统质量定为400t，隔振器总刚度为2304kN/m，经验算，隔振系统振动传递率为0.049，最大振动位移为0.46mm，隔振效果符合要求。结合所求参数，进行隔振台座设计与隔振器布置，隔振台座为混凝土材料，隔振器选取30个弹簧隔振器。为验证隔振效果，在Simulink中建立隔振系统动力学模型，分析隔振器刚度、隔振系统质量对隔振效果影响，结果表明：隔振系统振动位移随弹簧隔振器刚度的增大而减小，随隔振系统质量的增大而减小，隔振系统振动位移小于限值，再次验证设计参数合理，隔振效果达标。
作者：	李妍铭
专业：	机械工程
导师：	肖乾
授予学位：	硕士
授予学位单位：	华东交通大学
学位年度：	2021