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高重心车辆刚柔耦合动态仿真分析
| 论文题名： | 高重心车辆刚柔耦合动态仿真分析 |
| 关键词： | 高重心双层集装箱车辆;3E轴构架转向架;刚柔耦合;承载鞍;车轮踏面;铁路货运 |
| 摘要： | 在铁路货运迫切的朝着重载快捷化发展的背景下，为了充分发挥现代货运技术，某厂新研制了一种具有高重心特点的6轴双层集装箱车。该车不仅采用带跨装的双层高重心装载方式和大轴重3E轴构架转向架的方法以实现重载，而且在速度要求上也提升了一个层次，尝试实现(100-135km/h)下良好的高速性能以具备快捷运输的能力。 为考察原始设计的6轴双层集装箱车在各种工况下的性能，本文利用ADAMS/Rail多体动力学仿真软件对该车进行动态仿真分析。仿真中利用模版建模技术、柔性体接口处理对策、子系统接口定位装配、刚性预载法等软件建模技术建立起整车和3车组的组装模型。紧接着进行了车辆的模态分析和临界速度分析，得到了车辆的典型运动模态、车体结构模态结果和空载情况下的车辆临界速度。并在软件中设计了直线和4种曲线线路，在线路上添加AAR5级轨道谱激励。之后进行了60-135km/h速度工况的动态仿真；得到了车体的垂向、横向和纵向的平稳性评价数据和轮轨安全评价方面的详细仿真数据，其中平稳性评价还考虑了频率成分的影响。分析上述仿真结果发现了跨装3车组空载横向平稳性差；重载垂向平稳性受高频振动影响较大；轮轨安全方面，空重载仿真数据均反映出三轴轮轨关系不协调等问题。另外，针对该车高速时平稳性指标和轮轨安全指标急剧增大，进行3E轴构架转向架的高速性能仿真论证。其中3轴构架转向架凸显了3个典型问题：空载小承载鞍滑动、重载中轴轮对稳定性和车体结构耦合响应问题。 基于上述问题，本文参考相关资料提出并仿真验证了如下性能改进技术对策：①以45deg斜面作为承载面，以提高小承载鞍与轴箱间的等效摩擦系数；并减小承载鞍和轴箱纵向间隙；②根据轮轨匹配理论，优化轮缘23mm修正踏面，以增强中轴车轮的轮轨对中能力；③车体补强设计，中轴轴箱悬挂增设斜楔减振，以提高中轴轮对的纵向定位刚度。最后，仿真结果验证了上述改进的可行性：其中承载鞍滑动和中轴振荡现象消失；轮轨横向力降低30％以上，3轴轮轨力趋于均衡；车体横向振动和垂向动态高频振动显著降低。 |
| 作者： | 赵钦旭 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 朴明伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连交通大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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