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高速动车驱动系统动力学及轮轨粘滑振动研究
| 论文题名： | 高速动车驱动系统动力学及轮轨粘滑振动研究 |
| 关键词： | 高速动车组;驱动系统;耦合动力学;轮轨结构;粘滑振动性 |
| 摘要： | 驱动系统作为高速动车组簧下单元的重要组成部分，包含电机、齿轮箱等重要单元，各单元之间多采用弹性联接。在以往的车辆系统动力学研究中，多采用恒定速度，并未重视驱动系统的影响。事实上，由于车辆系统最基本的关系——轮轨关系的非线性，这体现在轮轨接触几何的非线性和轮轨力的非线性，车辆系统是一个复杂的非线性系统。驱动系统内的众多弹性元件也会对整个系统的稳定性造成影响。以往关于驱动系统的研究手段主要基于仿真和驱动系统的简化模型，并没有将驱动系统和车辆系统统一起来。 作为车辆系统动力学的基础理论——轮轨接触理论已经大量应用于各种科研和工程实践，但对于大蠕滑工况下，蠕滑力随蠕滑率的增大而减小的现象，现有的轮轨接触理论并没有给出很好的解释，本文尝试在现有理论的基础上对简化理论程序FASTSIM进行修改，使之适用于大蠕滑工况下轮轨力的计算。 轮轨间的粘滑振动对于车辆工程领域具有重要的影响，例如钢轨的波磨，车轮的磨耗，以及车辆过小半径曲线时产生的尖啸声。那么轮轨间的粘滑振动到底是怎么产生的，和哪些因素有关，如何合理优化设计参数来抑制轮轨间的粘滑振动，本文尝试从驱动系统——车辆系统耦合动力学的角度进行研究，并给出参数优化匹配的结果。 本文主要工作有: (1)介绍几种理论对Kalker简化理论计算程序FASTSIM进行修改，使之适用于大蠕滑工况下轮轨力的计算与仿真。 (2)建立详细的驱动系统动力学模型，对轮轨接触的非线性因素——蠕滑率、粘着系数进行线性化之后，得到系统的线性化模型，分析线性化模型的特征值，初步判断各参数对系统稳定性的影响。 (3)建立包含非线性的轮轨接触关系、非线性轮轨力的轮对、单构架16个自由度以及驱动系统8个自由度公24个自由度的耦合动力学模型，并将其MATLAB中的仿真结果与SIMPACK中所建模型的仿真结果进行对比，验证了上述动力学模型的正确性。 (4)利用上述模型分析了恒转矩牵引和恒功率牵引两种工况下驱动系统的相关参数对轮轨粘滑振动的影响，并发现了驱动系统与轮对纵向运动间的共振现象、驱动系统的分岔现象，以及轮对纵向振动的极限环现象。 (5)提出了判断轮轨间粘滑振动稳定性的评判准则，根据轮轨间的滑动速度是否收敛，轮对的点头与纵向运动的稳定性得到了一系纵向刚度与齿轮箱吊挂垂向刚度的参数匹配曲线。 |
| 作者： | 刘志远 |
| 专业： | 载运工具运用工程 |
| 导师： | 戴焕云 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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