论文摘要
振动控制主要分为减振和隔振两个方面,而隔振则是装一些具有弹性及阻尼性能的隔振装置在振源与需要隔振的设备及仪器之间,以达到阻隔并减弱其振动能量的目的。空气弹簧则是一种应用非常广泛的隔振设备,其主要应用于铁路及公路等运载车辆的悬挂系统中。目前,我国的高速动车组及地铁车辆的转向架都采用空气弹簧悬挂系统作为二系悬挂装置。空气弹簧作为铁道车辆的关键的舒适性设备,其目前虽然在我国铁路车辆尤其是高速动车组上得到了非常广泛的应用,但在空气弹簧的参数选择及控制方式的应用上还有仍有许多技术问题。目前对装有空气弹簧的铁道车辆进行动力学分析时,一般将空气弹簧等效为简单的线性弹簧及线性阻尼的并联,其并不能反映空气弹簧本身固有的非线性特性,即其无法考虑空气弹簧的有效面积、连接管路长度、附加气室体积及节流孔直径等参数。由于无法反映空气弹簧依赖于频率及依赖于幅值的动态刚度及阻尼特征,因此其无法非常准确的反应空气弹簧参数对车辆动力学性能的影响规律。本文首先通过在SIMPACK中建立了单自由度的弹簧质量块模型对目前比较常用的三种模型(等效模型、线性模型、非线性模型)进行了比较,并与试验结果对比,得出三种常用空气弹簧计算模型的优缺点。继而通过建立采用非线性模型的单自由度质量块模型及车辆的半车模型对空气弹簧的各物理参数对空气弹簧系统隔振性能进行了研究。最后本文通过建立气囊本体、附加气室、节流孔、连接管路、高度控制阀及差压阀的力学方程并在MATLAB/SIMULINK里建立了空气弹簧垂向仿真模型,并在动力学软件SIMPACK里建立了某高速动车组的非线性动力学模型,并采用联合仿真技术将二者结合建立了带空气弹簧控制系统模型的车辆动力学模型。通过此模型讨论了高度阀的控制方式及空气弹簧参数对车辆动力学性能的影响。通过本文研究,对我国高速列车用空气弹簧悬挂系统的选择和设计具有一定的参考价值。
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