独立旋转车轮转向架导向性能研究

论文摘要

随着独立旋转车轮技术的发展,独立旋转车轮转向架在轻轨车辆和变轨距车辆上得到了大量的应用,是机车车辆走行技术的一个重要研究方向。与传统刚性轮对相比,独立旋转车轮理论上不存在纵向蠕滑力产生的偏转力矩,因而不会产生蛇行运动,对提高车辆的稳定性有好处。但是,缺少了纵向蠕滑力矩的导向作用,独立旋转车轮转向架的导向能力大大降低,这限制了独立旋转车轮的使用。导向问题是困扰独立旋转车轮转向架发展的一个难题,如何提高独立旋转车轮的导向能力,一直是本领域研究的热点问题之一,各国也研制出多种独立旋转车轮转向架方案,形成了多样化的发展模式。横向耦合独立旋转车轮转向架和纵向耦合独立旋转车轮转向架没有复杂的导向机构,具有结构简单、造价相对较低的优点。其中,纵向耦合独立旋转车轮转向架更以其同位左右轮之间无任何耦合机构因而地板面高度可以降到最低、纵向牵引单元可以在不抬车的情况下进行拆卸从而为车辆的检修提供便利等优点,使其在国外的100%低地板轻轨车辆中应用广泛。本文在研究独立旋转车轮转向架导向原理的基础上,通过数值仿真的方法,分析了独立旋转车轮转向架、横向耦合独立旋转车轮转向架、纵向耦合独立旋转车轮转向架的导向性能以及不同横向耦合型式对独立旋转车轮转向架导向性能的影响。研究了牵引单元纵向刚度对纵向耦合独立旋转车轮转向架导向性能的影响。采用纵向耦合的方式使得独立旋转车轮的转向架获得了导向能力,但通过小半径曲线时,其轮对冲角较大,动力学性能不尽如人意。从理论上说,合理的主动导向控制可以提高车辆的曲线通过性能。本文研究了基于转速控制的纵向耦合独立旋转车轮转向架的曲线通过性能,通过理论分析和数值仿真计算得出了有无差速反馈对纵向耦合独立旋转车轮转向架曲线通过性能的影响情况以及效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文选题背景
• 1.2 独立旋转车轮转向架发展概况
• 1.3 独立旋转车轮转向架动力学性能研究现状
• 1.4 本文研究内容
• 第2章 独立旋转车轮转向架导向原理
• 2.1 独立旋转车轮导向原理
• 2.1.1 重力复原力和蠕滑力
• 2.1.2 独立旋转车轮导向原理
• 2.2 横向耦合独立旋转车轮导向原理
• 2.3 纵向耦合独立旋转车轮转向架导向原理
• 2.4 基于转速控制的纵向耦合独立旋转车轮转向架导向原理
• 2.5 本章小结
• 第3章 独立旋转车轮转向架动力学性能研究
• 3.1 整车动力学模型的建立
• 3.2 独立旋转车轮转向架导向性能分析
• 3.2.1 独立旋转车轮转向架直线复位性能分析
• 3.2.2 独立旋转车轮转向架曲线复位性能分析
• 3.3 不同型式横向耦合独立旋转车轮转向架曲线通过性能分析
• 3.4 纵向耦合独立旋转车轮转向架曲线通过性能分析
• 3.4.1 牵引单元纵向刚度对转向架曲线通过性能影响
• 3.4.2 纵向耦合独立旋转车轮转向架曲线通过性能分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于转速控制的独立旋转车轮转向架动力学性能研究
• 4.1 基于转速控制的独立旋转车轮转向架整车动力学模型
• 4.2 转速控制对独立旋转车轮转向架曲线通过性能的影响
• 4.3 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 进一步工作的方向
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果