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一种轻型电动轨道检测车结构设计与动力学分析
| 论文题名： | 一种轻型电动轨道检测车结构设计与动力学分析 |
| 关键词： | 轨道检测车;结构设计;车辆动力学 |
| 摘要： | 轨道的检修保障着铁道线路运营的畅通性和车辆运行的安全性。钢轨作为轨道的重要部件，其表面缺陷威胁列车的行驶安全，加剧列车车轮的磨损，影响乘车的舒适度等，所以日常监测与检修对铁路轨道极为重要。而大型轨道检测车保有量稀少，无法普及到各个段，传统人工静态检测效率低下且存在不稳定等诸多诟病。庞大的铁路网致使轨道检修、动态监测工作的负担成倍增长，轨道检测领域急需一种能够代替传统静态人工肉眼检测、自动化程度较高的轻便型动态检测设备，以满足工务段日常的巡检维护任务。 本文依托铁路轨道基础设施的空间布局，借助检测系统所用设备和检测方式，设计了一种轻型电动轨道检测车，同时对照不同方法，研究了其动力学稳定性特性。文章首先介绍了铁路轨道检修的必要性以及轨道检测领域的发展和国内外的研究现状，明确了研究的目的与意义。通过介绍检测原理和所需设备明确技术要求，基于系统检测方式的不同，以及检测加装设备的分布，分析对比市面现有检测车的底盘结构，对本文轨道检测车进行整体布局设计。而后依据检测系统的技术要求，对其车体架构设计建模及静应力和模态仿真分析，同时对设备加装固定的机械结构部分进行设计，在完成车架底盘上部的布局加装设计后，着手检测车动力、传动和刹车系统的设计，依据检测速度要求的限制，通过计算完成动力及传动部件装置的选型，考虑行车安全及运行情况，完成刹车系统的设计，运用Solidworks软件构建整车三维模型。 然后以轨道检测车为模型，通过分析整车动力学系统的相关参数与变量关系，实现整车10自由度到6自由度的降维处理。应用Matlab程序数值计算方法，界定车辆运行时的最大稳定速度，分析探究车辆运行在临界速度上、下时，轮对及车体的横移和摇头等主振型在不同时间变量下，处于稳定和不稳定等不同状态下的运动情况。同时，应用Multisim仿真软件设计与之数学模型相匹配的电子电路，通过电阻、电容和运算放大器等简单元器件，实现了整车动力学系统稳定性的电路仿真。将电路仿真结果与数值计算运行结果对比，通过两种方法的参考对照，加强了研究结果的可信度，也验证了电路仿真的可行性与合理性，在研究轨道检测车稳定性的同时，突出了电子电路的高速性和参数动态可调的优点，为动力学系统的研究提供了一种行之有效的参考。 |
| 作者： | 陶一铭 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 汪诤;王许太 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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