内侧轴箱式转向架动力学性能研究

论文摘要

铁路运输在运输市场中有着举足轻重的地位,为我国国民经济的发展起着非常重要的作用。世界各国铁路朝着高速、重载方向快速发展,使得诸多新结构、新材料、新工艺在铁路运输装备的设计和制造中得到了广泛的应用和发展。转向架结构直接影响着铁路车辆的运行性能。长期以来,铁路车辆由于受到运行稳定性、倾覆安全性和轴承检修等因素的制约,主要采用外侧轴箱悬挂的模式。随着铁道车辆运行速度的不断提高,对转向架结构轻量化、低轮轨作用力等提出了更高的要求。在国外经过多年来研究和试验表明,与外侧轴箱悬挂转向架相比,内侧轴箱式转向架能有效地降低轮对和构架的质量,已显示出了其具有重量轻、曲线通过性能优等许多优良的动力学特性,已经得到了成功的应用。而我国对内侧轴箱式转向架的研究甚少,在工程上的应用尚属空白,因此,本文展开对内侧轴箱式转向架的动力学特性进行系统研究和分析,探寻内侧轴箱式转向架的结构和参数对其运行性能的影响规律,具有十分重要的理论意义和工程指导价值。本文对内侧轴箱式转向架的研究主要包括以下几部分内容;一、分析国外成功应用的内侧轴箱式转向架的结构特点和运行机理,获得了更深一步的认识。二、提出了内侧轴箱式转向架的基本结构设计方案,并对各个部件的结构和功能进行了分析说明。三、应用Simpack动力学仿真软件,建立了内侧轴箱式转向架的动力学分析模型,并对模型的各个组成部分进行了受力分析,建立相应的运动微分方程。四、根据建立的内侧轴箱式转向架动力学模型,对转向架的悬挂参数进行优化计算分析,得到了一组较佳的悬挂参数匹配值。五、最后,根据优化后得到的悬挂参数,对内侧轴箱式转向架的动力学性能进行分析和预测,并通过对内侧轴箱式转向架与传统转向架的动力学性能进行对比分析,以说明内侧轴箱式转向架的优点和不足。本论文通过对内侧轴箱悬挂转向架结构参数和运行性能进行研究,表明内侧轴箱悬挂转向架不但具有结构紧凑、重量轻、曲线通过性能好、适应线路扭曲能力强的优点,同时通过选取合适的抗蛇行和抗侧滚装置,也能满足其高速运行稳定性和抗倾覆安全性的要求,具有很好的运用前景。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文选题背景
• 1.2 内侧轴箱悬挂转向架的基本特点
• 1.3 国外内侧轴箱悬挂转向架技术及应用
• 1.3.1 B5000型转向架
• 1.3.2 TR400型转向架
• 1.3.3 LEILA-DG型转向架
• 1.3.4 SF-30型转向架
• 1.3.5 TSFII型转向架
• 1.3.6 庞巴迪动车转向架
• 1.3.7 S22La型单轮对转向架
• 1.4 本文主要工作
• 第二章 内侧轴箱悬挂转向架的方案设计研究
• 2.1 转向架的设计要求及主要结构特点
• 2.1.1 转向架的设计要求
• 2.1.2 转向架的主要结构特点
• 2.2 转向架的主要技术参数
• 2.3 转向架的结构设计
• 2.3.1 构架
• 2.3.2 轮对轴箱装置
• 2.3.3 中央悬挂装置
• 2.3.4 牵引装置
• 2.3.5 基础制动装置
• 2.3.6 内悬挂转向架总体结构设计
• 2.4 本章小结
• 第三章 内侧轴箱悬挂转向架动力学分析模型
• 3.1 车辆动力学计算内容
• 3.1.1 车辆运行稳定性
• 3.1.2 车辆运行平稳性计算
• 3.1.3 曲线通过性能计算
• 3.2 车辆动力学模型
• 3.2.1 模型的建立
• 3.2.2 模型简化假设
• 3.3 受力分析及动力学方程
• 3.3.1 轮轨系统坐标系
• 3.3.2 坐标系之间的旋转变换关系
• 3.3.3 车辆系统受力分析及运动方程
• 3.3.4 车辆系统的悬挂力
• 3.4 本章小结
• 第四章 内侧轴箱悬挂转向架参数优化
• 4.1 动力学性能评定指标
• 4.1.1 垂向及横向平稳性指标
• 4.1.2 脱轨系数
• 4.1.3 轮重减载率
• 4.1.4 倾覆系数
• 4.1.5 轮轨横向力
• 4.1.6 轮轴横向力
• 4.2 内侧悬挂转向架的参数优化
• 4.2.1 一系悬挂参数优化
• 4.2.2 二系悬挂参数的优化
• 4.3 本章小结
• 第五章 内侧轴箱悬挂转向架动力学性能分析
• 5.1 内侧轴箱悬挂转向架动力学性能预测
• 5.1.1 直线运行平稳性预测
• 5.1.2 曲线通过性能预测
• 5.2 内侧悬挂转向架与传统转向架性能比较
• 5.2.1 曲线通过性能比较
• 5.2.2 抗蛇行减振器阻尼系数对临界速度的影响
• 5.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录1
• 攻读硕士学位期间发表的论文