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考虑轮对柔性的轮轨动力行为研究
| 论文题名： | 考虑轮对柔性的轮轨动力行为研究 |
| 关键词： | 车辆动力学;车轮多边形磨损;柔性特性;轮轨动力行为 |
| 摘要： | 传统的铁路车辆系统动力学模型通常把车辆各个部件视为刚体，其适用的频率范围一般在20Hz以内。随着铁路运输不断向高速重载方向的发展及车辆结构的轻量化设计，车辆和轨道系统自身的柔性特性对车辆系统动力学性能的影响不容忽视。针对车辆和轨道系统结构异常磨损、疲劳破坏及轮轨之间的振动和噪声问题，必须采用更高频范围的车辆系统动力学模型。而轮对结构柔性又是中高频动力学非常重要的一个部分，它不仅影响着车辆动力学性能，更重要的是直接影响着轮轨之间的蠕滑、磨损及噪声。本文以国内某地铁车辆为对象，开展以下研究工作： 1、对车轮多边形异常磨耗现象进行了现场测试，分析了车轮多边形磨损的特征，揭示了该地铁车辆车轮多边形形成的机理，即轮对弯曲刚度不足导致车辆在运行时轮对一阶弯曲共振模态被激发使车轮踏面发生不均匀磨损，在加粗车轴直径以提高轮对弯曲刚度后多边形异常磨损得到较好的抑制。 2、采用有限元法建立了地铁车辆轮对有限元模型，进行轮对的模态分析；在此基础上，利用多体系统动力学仿真软件SIMPACK建立了考虑轮对结构柔性的地铁车辆动力学模型，模型中引入无质量的刚性踏面与柔性体轮对上的一点固结，以传递力与运动学关系。比较了传统刚性轮对模型和柔性体轮对模型动力学行为的差异，指出了建立柔性轮对模型的必要性。计算结果表明，考虑轮对结构柔性后对轮轨动力行为有一定的影响，加粗车轴后可减小轮对的垂向振动，改善轮轨之间动力作用。另外，考虑轮对结构柔性的车辆动力学仿真结果表明，在随机激励作用下，轮对自身柔性明显被激发出来，尤其是轮对的一阶弯曲共振模态，结合上述试验研究，进一步解释了车轮多边形磨损形成原因。 |
| 作者： | 黄江伟 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 温泽峰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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