单轮对通过客运专线18号道岔的蛇行运动及三维动画研究

论文摘要

道岔转辙器和辙叉处量值很大的结构不平顺和车轮锥形踏面、磨耗型踏面的存在,致使车轮通过道岔时不可避免地会出现蛇行运动。蛇行运动的研究始终是轮轨系统动力学的重要内容之一,本文研究最基本、最简单的单轮对过岔的蛇行运动,对于更为复杂的车辆转向架乃至整个车辆都有一定的参考意义。论文的主要研究工作如下:基于轮轨滚动接触理论,使用ADAMS/Rail建立了单轮对与客专18号道岔的仿真模型,在考虑与道岔本身结构特点有关的横向和垂向不平顺的影响下,仿真计算了单轮对以各种速度直向、侧向通过道岔的蛇行运动情况。在轮对运行的整个过程中,轮对的蛇行运动始终受到道岔结构不平顺的激励,蛇行运动的波长受到道岔结构的影响,在道岔结构长度范围内,从轮对横移峰值的加强可以看出,转辙器部分和辙叉部分的不平顺的先后作用会加剧轮对的蛇行运动。轮对直侧向过岔时均有较明显的蛇行运动,随着过岔速度的提高,轮对的爬轨现象与蛇行运动都在加剧。轮对过岔时受辙叉部分不平顺影响相对大些,除直逆向外在辙叉部分的蛇行运动具有明显的冲击性质,侧向过岔时蛇行运动的平均波长较短,蛇行运动较剧烈。由于道岔侧股设置了护轨,所以对轮对的横移起到了限制作用,减小了车轮对心轨的冲击,但是在速度比较高的情况下,轮对在护轨的影响下向曲基本轨侧大幅度横移,这也会加剧轮对的蛇行运动。依据道岔设计图纸实际尺寸,使用Pro/ENGINEER建立了完整的道岔三维实体模型,介绍了道岔建模过程中的一些技巧和方法。在三维实体模型的基础上使用Deep Exploration软件制作了单轮对过岔蛇行运动的三维动画。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外高速道岔的发展现状
• 1.2.1 国外发展状况
• 1.2.2 国内发展状况
• 1.3 蛇行运动相关研究发展概况
• 1.4 三维动画技术概述
• 1.5 本文研究工作
• 1.5.1 研究意义
• 1.5.2 主要研究内容
• 第2章 轮轨滚动接触及蛇行运动相关理论
• 2.1 轮轨滚动接触基本理论
• 2.1.1 轮轨滚动接触情形描述
• 2.1.2 车轮与道岔的轮轨接触方式
• 2.1.3 轮轨接触蠕滑力的计算
• 2.2 自由轮对的蛇行运动
• 2.2.1 自由轮对蛇行运动原理
• 2.2.2 自由轮对蛇行运动方程及其解
• 第3章 轮对及道岔计算模型的建立
• 3.1 ADAMS/Rail的建模流程
• 3.2 轮轨接触单元的建立
• 3.3 轮对的基本构造
• 3.3.1 轮对的分类
• 3.3.2 车轮踏面
• 3.4 轮对模型的建立
• 3.5 道岔的基本构造
• 3.5.1 可动心轨道岔基本构造
• 3.5.2 客专18号道岔构造特点
• 3.5.3 道岔结构不平顺
• 3.6 道岔模型的建立
• 3.6.1 道岔建模的原理
• 3.6.2 道岔属性文件的建立
• 第4章 轮对过岔蛇行运动分析
• 4.1 轮对直向过岔蛇行运动分析
• 4.1.1 直逆向过岔分析
• 4.1.2 直顺向过岔分析
• 4.1.3 对比分析
• 4.2 轮对侧向过岔蛇行运动分析
• 4.2.1 侧逆向过岔分析
• 4.2.2 侧顺向过岔分析
• 4.2.3 对比分析
• 第5章 轮对过岔蛇行运动的三维动画
• 5.1 Pro/ENGINEER软件介绍
• 5.2 轮对及道岔三维实体模型
• 5.2.1 轮对模型
• 5.2.2 道岔的零部件模型
• 5.2.3 道岔组件的装配
• 5.3 DeepExploration软件介绍
• 5.4 三维动画的制作
• 第6章 结论与展望
• 6.1 本文主要研究工作与结论
• 6.1.1 主要工作
• 6.1.2 主要结论
• 6.2 未来工作与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的学术论文
• 附图