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城轨车辆塞拉门动力学与运动学仿真分析
| 论文题名： | 城轨车辆塞拉门动力学与运动学仿真分析 |
| 关键词： | 城轨车辆;塞拉门;运动特性;动力学模型;疲劳寿命 |
| 摘要： | 城轨车辆塞拉门是城轨车辆的重要组成部分之一，其作为城轨车辆运营中使用频繁的运动部件，伴随着累计运行时间的增加，易出现零件的疲劳磨损，进而会影响城市轨道列车的正常运行。本文以城轨车辆塞拉门系统作为研究对象，对门系统中的动力学与运动学性能进行分析，得到车门的开关门性能以及影响因素；然后对丝杆传动系统进行受力分析、疲劳寿命分析，针对丝杆传动系统进行相应优化分析，这对于延长塞拉门系统的工作寿命及城轨车辆安全稳定的运行具有重要意义，具体工作研究如下： （1）阐明了城轨车辆塞拉门的结构组成及工作原理。建立了塞拉门系统运动学方程，分析了塞拉门系统的动力学和运动学特性。 （2）对塞拉门传动系统的运动原理进行了分析，并详细梳理了塞拉门传动系统中各部件之间的运动约束关系，讨论了塞拉门开关门的控制逻辑及原理，尤其对传动部件之间的复杂接触关系及接触力的影响因素进行了研究，最终借助多体动力学仿真软件，完成了城轨车辆塞拉门系统的虚拟样机建模及其运动学动力学相关参数的提取，并将仿真分析数据与理论计算数据进行了对比，结果表明本文所建立的塞拉门虚拟样机模型能够较为准确地反映各部件在塞拉门开关门运行过程中的运动和受力情况。 （3）基于塞拉门的运动学与动力学分析，对塞拉门传动系统中丝杆部件的结构强度和刚度特性进行了分析，为了详细描述接触力作用下丝杆结构的变形和应力状态，采用刚柔耦合建模思想建立了塞拉门传动系统的刚柔耦合模型，详述了刚柔耦合建模思想的基本原理及建模流程，提取了塞拉门开关门运行过程中丝杆部件的应力应变变化数据，分析了丝杆部件的应力集中位置，并基于Miner线性损伤累积理论完成了对丝杆部件的运行寿命的评估。 （4）对塞拉门转速控制原理进行阐述，电机控制流程进行相关设计，设计了可以改善丝杆传动系统运动性能的速度曲线，建立联合仿真模型对速度曲线进行验证和分析，验证新的加速策略可以很好的改善塞拉门的动力学性能，减小丝杆传动系统的接触力，提高了丝杆传动系统的寿命，增强了塞拉门系统的可靠性。 |
| 作者： | 王鑫 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 关英俊;毕海峰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长春工业大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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