跨座式单轨车辆转向架结构分析

论文摘要

转向架是跨座式单轨车辆的重要部件,转向架构架是将驱动装置、走行轮、稳定轮、导向轮、基础制动装置、车体悬挂装置、牵引装置、集电装置安装座等汇集一起的结构性部件。它是车辆的主要承载部件,它的性能决定车辆运行品质和行车安全。构架的强度、刚度会影响车辆转向架的使用寿命、车辆的运行平稳性以及乘坐人员的舒适性。车辆转向架构架的破坏形式多为随机载荷作用下引起的高周疲劳破坏,为了确保车辆的行车安全,对构架进行结构强度分析、模态分析、疲劳寿命分析十分必要。本文以重庆市轻轨二号线跨座式单轨车辆转向架为研究对象,进行了基于虚拟装配的转向架三维建模和运动仿真分析;建立了转向架构架的有限元分析模型;根据该跨座式单轨车辆的实际运行情况,确定了构架上载荷的组合工况,进行了构架载荷分析和计算;利用有限元分析软件进行构架在六种工况下的结构强度分析,并依据强度标准进行评价,进行了模态分析,得到构架的固有频率和振型,验证了构架结构设计的合理性;利用多体动力学仿真方法得到了转向架在运动过程的载荷时间历程,在此基础上采用全寿命分析法对构架结构进行了疲劳寿命预测。找到寿命最短节点所在的位置,该点的疲劳寿命大于构架的使用寿命,构架的设计满足要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 转向架构架结构分析研究现状
• 1.3 论文研究内容
• 第二章 跨座式单轨车辆转向架虚拟装配与运动仿真
• 2.1 引言
• 2.2 转向架的三维建模与虚拟装配
• 2.2.1 构架的三维建模
• 2.2.2 走行轮、导向轮、稳定轮、走行轮辅助轮的三维建模
• 2.2.3 集电装置安装座的三维建模
• 2.4 转向架的运动仿真
• 2.5 仿真结果分析
• 第三章 有限元分析理论基础
• 3.1 引言
• 3.2 平面问题板单元
• 3.2.1 平面问题基本方程
• 3.2.2 三节点三角形平面板单元
• 3.2.3 四节点矩形平面板单元
• 3.3 薄板弯曲板单元问题
• 3.3.1 四个基本假设
• 3.3.2 薄板弯曲的平衡方程
• 3.3.3 矩形弯曲板单元
• 3.3.4 三角形弯曲板单元
• 3.4 三角形平面壳单元
• 第四章 跨座式单轨车辆转向架构架结构有限元分析
• 4.1 引言
• 4.2 构架的有限元计算模型
• 4.2.1 构架结构的简化
• 4.2.2 构架有限元网格单元的划分
• 4.3 边界条件
• 4.4 构架所受载荷分析研究
• 4.4.1 载荷工况分析
• 4.4.2 载荷分析与计算
• 4.5 构架结构强度分析
• 4.5.1 满载静止工况
• 4.5.2 转弯工况
• 4.5.3 制动工况
• 4.5.4 牵引工况
• 4.5.5 转弯制动工况
• 4.5.6 转弯牵引工况
• 4.5.7 计算结果分析
• 4.6 构架模态分析
• 4.6.1 模态分析的理论基础
• 4.6.2 构架模态计算
• 4.6.3 计算结果分析
• 第五章 跨座式单轨车辆转向架构架疲劳分析
• 5.1 引言
• 5.2 疲劳概念
• 5.3 构架疲劳分析理论
• 5.3.1 累计损伤理论
• 5.3.2 应力疲劳分析理论
• 5.4 疲劳载荷谱
• 5.4.1 车辆动力学拓扑结构关系
• 5.4.2 载荷谱的获取
• 5.5 构架疲劳分析
• 5.5.1 材料的疲劳特性
• 5.5.2 构架疲劳计算
• 5.5.3 计算结果分析
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果