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某磁浮试验车加速阶段车辆动力学研究
| 论文题名： | 某磁浮试验车加速阶段车辆动力学研究 |
| 关键词： | 磁浮试验车;路面不平顺;胶轮接触;车辆动力学;仿真分析;车辆系统动力学 |
| 摘要： | 作为一种新兴的交通方式，磁悬浮车辆相较传统轨道列车具有速度更快、噪声更低、污染更小等优点，发展前景良好。为了保证磁浮车辆运行安全稳定，其动力学特性成为当下业内研究的重点。本文结合中车合作项目《高温超导磁悬浮交通系统发展战略及技术研究项目胶轮接触动力学及刚柔耦合仿真分析》的任务要求，开展磁浮试验车的动力学研究。在进入悬浮状态前的加速阶段，磁浮试验车主要依靠走行轮在U型轨道的行走面上运动前进。本文围绕试验车加速阶段的动力学响应，探索不同工况和设计参数对试验车动力学性能的影响，并且评估其安全性和平稳性。论文的主要研究内容和结果如下： (1)基于多体动力学仿真软件开发适用于磁浮试验车加速阶段的车辆动力学分析模型、轨道不平顺模型和轮胎模型。基于车辆系统动力学理论，对试验车进行简化，建立车辆加速阶段动力学微分方程。基于仿真软件，建立在U型轨道上运行的磁浮试验车加速阶段仿真计算模型。模型中，车辆走行轮采用PacejkaSimilarity轮胎模型模拟，导向轮采用BumpStop力元模拟，路面不平顺激励模型通过3D路面rdf文件输入。rdf文件依据实际的轨道高低不平顺测量值，利用三角形规则生成。 (2)基于本文所开发的车辆动力学模型，研究了路面不平顺、牵引力和载重对磁浮试验车加速阶段动力学响应的影响。结果表明：路面不平顺激励作用下，车辆前后测点的振动情况相近，导向轮与侧壁会发生碰撞，应对碰撞情况予以关注；路面不平顺对车辆动力学响应影响明显，高精度路面能明显减小车辆振动，提高运行平稳性；加大超导磁体牵引力会导致车辆振动加剧，碰撞明显，应该尽量避免；增加载重不会使车辆性能恶化，试验车加速阶段具有良好的载重性能。 (3)基于本文所开发的车辆动力学模型，探究了车辆参数对磁浮试验车加速阶段动力学性能的影响，车辆参数包括走行轮参数、导向轮参数、一系悬挂参数、二系悬挂参数、轨道侧壁间隙。研究表明：减小走行轮径向刚度对改善运行平稳性、碰撞情况均效果明显；适度减小导向轮径向刚度可以有效改善车辆碰撞情况，使得碰撞次数和最大碰撞力均降低；减小一系弹簧垂向刚度可以改善车辆横向和垂向平稳性，一系弹簧垂向阻尼对车辆动力学性能影响相对较弱；减小二系弹簧垂向刚度能够改善车辆垂向平稳性，减小二系弹簧垂向阻尼能够改善车辆垂向平稳性但会使车辆横向平稳性恶化，增大二系弹簧横向刚度或阻尼均可以使车辆横向动力学性能得到改善；导向轮与轨道侧壁间隙的建议取值域为4mm-6mm之间。 |
| 作者： | 黄冕 |
| 专业： | 力学 |
| 导师： | 姚国凤 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 吉林大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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