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原文传递上海磁浮轨道巡检车传动系扭转振动的研究

论文题名：	上海磁浮轨道巡检车传动系扭转振动的研究
关键词：	磁浮轨道巡检车;传动系统;扭转振动;频率计算;数值仿真
摘要：	磁浮交通系统是一种高速安全的地面交通系统。为保证磁浮列车安全高速运行,磁浮轨道必须保持清洁和良好的状况。本文研究的上海磁浮轨道巡检车是一类专用工程车辆,它是磁浮轨道检测仪器的移动作业平台;在必要的时候,它进行牵引作业。一方面,轨道检测仪器对巡检车的振动要求非常严格;另一方面,在牵引作业时,必须防止发生剧烈的传动系扭转自激振动。因此,必须研究巡检车传动系的扭转振动问题。　　本文根据巡检车的工况,分析了巡检车的液力变矩器闭锁状况。然后,计算了巡检车传动系扭转振动的有关参数。根据液力变矩器的试验结果,得到了液力变矩器的涡轮和泵轮的动态扭矩,在此基础上,估计了液力变矩器的动态扭转阻尼。　　根据巡检车传动系前后对称的特点,本文建立了两个七自由度的传动系扭转振动模型:液力变矩器闭锁时的七自由度线性模型和液力耦合时的七自由度非线性模型。然后,计算了液力变矩器闭锁时的传动系扭转振动的固有频率,并将它们与柴油发动机的激励、车辆垂直振动系统和车身振动系统的固有频率进行了对比分析,指出它们的固有频率均远离传动系扭转振动系统的固有频率。通过数值仿真,计算了液力耦合时的传动系扭转振动响应。在此基础上,指出传动系扭转振动较小。　　在车速为一个变量基础上,本文将一般轮式牵引车传动系简化为二自由度的振动系统,通过变量代换,用一个二阶非线性常微分方程来描述之。通过常微分方程的定性分析,基于环域定理,从数学上严格证明了一般轮式牵引车传动系扭转自激振动的存在性和存在条件。通过三变量法,给出了该自激振动系统的频率计算公式。然后,理论模型的数值仿真结果与公开文献的试验结果进行了对比。　　然后,找到了在任何滑转率下传动系扭转自激振动振幅接近零的条件,由此,得到了一个最小扭转阻尼公式:当传动系的扭转阻尼大于最小扭转阻尼时，在任何滑转率下，传动系扭转自激振动振幅都接近零;同时，可以通过作图得到了一个最大滑转率:对于小于它的任何滑转率，传动系扭转自激振动振幅都接近零。　　由于最小扭转阻尼公式中不含有刚度参数，提出了只要阻尼大于最小(扭转)阻尼，类似传动系的、刚度末知但大小为定值的振动系统将进入振幅接近零的自激振动，从而解决了该类振动系统的振幅预测问题。然后，通过经常作用干扰下的稳定性分析(局部)表明，本文建立的理论模型可以代表传动系扭转自激振动系统的实际情况。　　然后，通过计算，得到如下结论:1)巡检车在非牵引上坡工况下，其传动系存在扭转自激振动，但振幅都接近零，巡检车处于稳定的安全工况;2)当巡检车进行牵引上坡作业时，机械式变速箱不能处于一档，否则传动系产生剧烈的扭转自激振动;当机械式变速箱处于二档时，在任何驱动轮滑转率下，传动系扭转自激振动振幅都接近零，巡检车处于稳定的安全工况。　　最后，在上海磁浮轨道上进行了巡检车的牵引试验。试验表明:理论模型与实际情况较好吻合。在大滑转率下，当机械式变速箱处于一档时，巡检车传动系发生剧烈的扭转自激振动;当机械式变速箱处于二档时，巡检车传动系扭转自激振动振幅接近零，从而说明了理论分析的正确性。
作者：	李向华
专业：	车辆工程
导师：	张建武
授予学位：	博士
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2007
正文语种：	中文