基于Matlab/Simulink的公用轴独立旋转车轮转向架横向动力学研究

利用Matlab/Simulink建立公用轴独立旋转车轮转向架的横向动力学模型,并加载美国六级轨道谱进行仿真计算,得出转向架车轮的纵向蠕滑力、横移量、摇头角等动力学参数等并进行分析。结果表明:独立车轮的纵向蠕滑力很小甚至不存在,从而基本消除蛇形现象;并且独立车轮左右车轮旋转自由度解耦,使得其直线上的自动对中能力减弱,在受到较大的轨道不平顺激扰时,使得轮对偏向一侧运行,较大可能导致轮轨磨耗加剧。     

高速列车蛇行运动分岔类型及评价方法研究

主要研究高速列车超临界和亚临界分岔蛇行运动的基本特征和评价方法.首先考虑不同轨道激励对蛇行运行分岔图的影响，并且提出一种在轨道激励的基础上增加横向脉冲的方法，然后根据极限环波幅、构架横向加速度均方根值及轮轴横向力均方根值分别对高速列车蛇行运动稳定性进行对比.针对不同高速列车进行极限环失稳后的安全性评估，分析高速列车蛇行失稳的脱轨安全性.另外，对于具有磨耗型车轮踏面的车辆，也对其蛇行运动稳定性和运行安全性评估进行了探讨.最后，在滚动振动试验台上进行了稳定性测试，比较了不同蛇行运动稳定性评价方法并验证了仿真结果.     

基于RBFNN代理模型的高速机车横向动力学性能多目标优化

针对高速机车横向动力学中的悬挂参数优化问题,首先,以国内某型2B0轴式高速机车为基础,采用SIMPACK软件建立该机车动力学模型;其次,以蛇行稳定性和横向平稳性指标为优化目标,同时兼顾新轮和磨耗轮2种轮轨接触状态,通过拉丁超立方试验设计方法对关键悬挂参数进行采样设计;最后,根据试验设计结果构建转向架悬挂参数映射到机车横向动力学性能的RBFNN代理模型,并利用Sobol敏感性和Pearson相关性分析方法来量化悬挂参数对优化目标的影响程度。研究结果表明：在参数给定优化范围内,机车横向动力学性能几乎不受二系横向减振器节点刚度变化的影响;而蛇行稳定性对一系纵向刚度、抗蛇行减振器节点刚度以及抗蛇行减振器阻尼较敏感,前后司机室横向平稳性对二系横向刚度最敏感,在高速机车转向架设计中应该给予重视。此外,将代理模型结合遗传算法NSGA-Ⅲ搭建快速多目标优化平台,并通过动力学仿真结果验证该平台的准确性,可有效替代车辆系统动力学模型仿真计算及优化。     

基于耦合度的铁道车辆平稳性分析

为探究转向架蛇行运动对车体异常晃动的影响程度,首先,建立了多刚体的车辆系统模型,仿真再现了横向平稳性局部恶化现象.其次,基于模糊数学的欧式贴近度准则,定义了整个车辆系统所有模态之间的耦合度,以降低系统的耦合度为目标,对车辆悬挂参数进行了优化设计.计算结果表明:转向架蛇行运动的频率与车体横向振动的固有频率相接近时,车体横向发生耦合振动,恶化横向平稳性,此时车辆系统耦合度最大.通过优选车辆的悬挂参数,可有效降低耦合度,减弱车体横向耦合振动,消除横向平稳性局部恶化现象.     

基于特征根的跨坐式独轨车辆的稳定性分析

建立了跨坐式独轨车辆的横向动力学方程 ,并在该模型中考虑了所有轮胎的径向刚度以及走行轮胎的侧偏效应和纵向滑转 .根据动力学方程的特征根分析了跨坐式独轨车辆转向架的运动稳定性 .分析结果表明跨坐式独轨车辆的转向架存在不稳定的蛇行运动 ,其临界速度取决于转向架本身的结构及参数 .特征根分析还表明 ,只有当导向轮胎和稳定轮胎同时贴靠轨道并且其径向刚度要达到一定的数值时 ,转向架的运动才是稳定的     

压钩力下重载机车关键参数对其动力学性能的影响

采用某2(B0-B0)轴式机车动力学模型研究了纵向压钩力作用下,重载机车关键二系悬挂参数对机车运行动力学性能和车钩水平偏转行为的影响.动力学模型包括两节B0-B0机车和考虑缓冲器非线性迟滞特性、钩尾与前从板圆弧面间摩擦特性和钩尾扁销止挡特性的扁销钩缓装置.计算结果表明:机车二系横向止挡自由间隙和纵向间距、二系弹簧横向刚度对机车运行安全性指标有较大影响,随着二系横向止挡间隙和纵向间距的增大,当钩尾止挡不发挥作用时,机车轮轴横向力和车钩转角会逐渐增大,当钩尾止挡发挥作用后,钩尾止挡分担偏转力矩,机车轮轴横向力会逐渐减小;随着二系弹簧横向刚度的增大,机车自身稳钩能力增强,轮轴横向力和车钩转角逐渐减小.     

基于二系载荷调整的机车轮轴重量优化分配方法研究

本文结合"车体称重调簧试验台"的研制开发工作,对基于二系载荷调整的轮轴重优化分配试验系统的可行性和适用范围进行研究,以机车车体——转向架作为研究对象,选用经典力学方法建立了相应的模型来求解二系弹簧加垫高度和机车轮(轴)重分配之间的关系,从理论上研究了车体二系支承载荷分配对于轮(轴)重分配的影响规律,利用SUMT-Newton算法对加垫量进行寻优运算。仿真计算结果表明,车体与转向架装配后的轴重偏差大部分情况下都可以通过二系加垫调整得以减小,说明了基于二系载荷调整的机车轮轴重量优化分配算法的有效性。     

基于横向稳定性的快速货车转向架研究

本论述建立了具有8自由度的快速货车转向架的非线性动力学模型,考虑了系统中的干摩擦力和轮轨相互作用力等非线性因素.应用数值仿真的方法研究了快速货车转向架系统的横向稳定性.当系统速度低于其临界速度,系统受到扰动后收敛到平衡点,此时系统可以保持比较平稳的运行状态;当系统超过其临界速度,系统运动表现为横向蛇形运动,此时系统的运行状态发生恶化,甚至发生脱轨等危险状况.     

某越野型拖挂式房车行驶稳定性分析与优化

为了解决某越野型拖挂式房车在蛇形行驶时出现较严重的横向摆振现象,建立牵引车-拖挂式房车多体动力学模型,利用试验样车的稳态回转和蛇形行驶试验对模型的准确性进行验证,分析房车质心位置、轮轴到铰接点距离、弹簧刚度、轮胎侧偏刚度、房车质量等参数对房车行驶稳定性的影响,改进试验样车并进行试验验证。结果表明:减小房车质心到铰接点距离、质心高度、房车质量,增大房车轮轴到铰接点距离、弹簧刚度、轮胎侧偏刚度,有利于房车行驶稳定性;优化后横摆角速度峰值由24. 4(°)/s下降到17. 1(°)/s,房车侧倾角峰值由2. 52°下降到1. 76°,房车行驶稳定性增强,减轻了蛇形行驶时的横向摆振现象,为拖挂式房车的结构设计提供了理论依据。     

五转向架城轨磁浮车辆动力学问题的研究

在分析城轨磁浮车辆运动规律的基础上，利用Catia及ADAMS软件，通过合理简化，建立了五转向架城轨磁浮车辆的动力学虚拟样机模型.基于上述模型，进行了两种工况的数值仿真，仿真结果与理论结果吻合较好，验证了模型的正确性.讨论分析了空气弹簧刚度与阻尼对车辆平顺性的影响.本文为五转向架城轨磁浮车辆的进一步研究奠定了基础.     

装有互联双横臂独立悬架的方程式赛车仿真分析

双横臂独立悬架有着出色的侧向支撑和精确的车轮定位,加装第三弹簧可构成悬架互联模式,从而实现悬架垂直线刚度和侧倾角刚度的结构解耦,以调和操纵稳定性与行驶平顺性之间的矛盾,进而达到使第三弹簧与横向稳定杆有效分类管理垂直线刚度与侧倾角刚度的目的。通过ADAMS/CAR模块对方程式赛车进行运动学以及动力学仿真分析,结果表明第三弹簧在同向轮跳时能增加垂直线刚度并且对侧倾角刚度影响甚小;而在加速和制动过程中,可忽略对车身侧倾产生影响,但能有效抑制加速抬头和制动点头。通过第三弹簧与横向稳定杆的联合使用,赛车的悬架得到较大的垂直线刚度与侧倾角刚度的调节区间。经过各类操纵稳定性仿真分析对比,表明第三弹簧能有效提高车辆纵向性能,以及可为底盘调校提供启示和方法。     

某微型车前悬架纵倾仿真与优化

通过ADAMS/CAR建立前麦弗逊悬架模型和双轮平跳分析,评估某微型车轮跳对其车轮定位参数、悬架刚度及悬架点/抬头量的影响.针对点/抬头量过大的问题,采用D-最优试验设计方法,对下摆臂硬点坐标和弹簧刚度进行灵敏度分析,进而降低点/抬头量,并确保车轮定位参数变化合理.研究表明:该车车轮定位参数和悬架刚度变化趋势合理;下摆臂内侧硬点z向坐标、弹簧刚度对点/抬头量影响较显著;当减小下摆臂前铰z向坐标或增大下摆臂后铰z向坐标和弹簧刚度,点/抬头量明显减小,车轮定位参数仍在允许范围内.     

跨坐式单轨车耦合转向架的径向机理及参数影响

建立了跨坐式单轨车辆耦合转向架稳态曲线通过理论模型,推导了耦合转向架的径向调节机理,并推导出径向条件所需耦合参数的计算公式。建立了带有耦合转向架的跨坐式单轨车辆动力学模型,仿真了耦合转向架的曲线通过性能并验证了耦合转向架的径向调节能力,同时分析了耦合参数对耦合转向架径向调节能力及曲线通过性能的影响。研究结果表明:最佳耦合回转刚度仅与车辆结构参数及二系纵向刚度相关,合理选取耦合回转刚度可以使耦合转向架在二系悬挂系统和耦合机构的共同作用下,在圆曲线上自动达到径向位置,此时最大导向轮径向力明显减小,车辆的曲线通过安全性得到显著提高;耦合横向刚度对摇头角稳态值的影响很小,但耦合横向刚度的存在会恶化转向架在缓和曲线上的动力学性能。     

多体运动学理论在空气悬架运动分析中的应用

以某大型客车的空气弹簧独立悬架为例,考虑了空气弹簧的变刚度特性,利用虚拟样机技术建立了该空气悬架的多体动力学模型,并借助ADAMS软件进行了刚体运动学仿真分析研究,得到了随着车轮跳动该型悬架的各项定位参数的变化规律。结果证明,该型空气弹簧独立悬架具有较好的车轮定位参数变化特性。     

轮轴间过盈量对动态变形量的影响

针对压装后轮轴在车辆运行中发生的松动、裂纹等现象,以轮轴间过盈量为研究对象,应用Hypermesh软件对车轮和车轴分别建立三维有限元模型,将轮对有限元模型导入到ANSYS软件中进行模态计算,将计算数据导入到车辆系统动力学模型中,进而建立刚柔耦合车辆系统动力学模型,进行仿真分析。仿真结果表明,轮轴间预应力的大小与过盈量基本上成正比,其分布在轮毂处且较均匀,在轮毂边缘处达到最大值;轮轴间变形量最大值在车轮轮毂内侧,车轮轮毂外侧变形量相对较小;轮轴间过盈量取值为0.31～0.37mm时,其变形量较小,有利于减缓轮轴间动态作用。     

轮轴间过盈量对动态变形量影响的模拟研究

针对压装后轮轴在车辆运行中发生的松动、裂纹等现象,以轮轴间过盈量为研究对象,应用Hypermesh软件对车轮和车轴分别建立三维有限元模型;将轮对有限元模型导入到ANSYS软件中进行模态计算;将计算数据导入到车辆系统动力学模型中,进而建立刚柔耦合车辆系统动力学模型,进行仿真分析。仿真结果表明,轮轴间等效应力的大小与过盈量基本上成正比;其分布在轮毂处且较均匀,在轮毂边缘处达到最大值;轮轴间变形量最大值在车轮轮毂内侧,车轮轮毂外侧变形量相对较小;轮轴间过盈量取值为0.31~0.37 mm时,其变形量较小,有利于减缓轮轴间动态作用。     

基于RecurDyn的履带式三角形车轮通过性仿真研究

针对履带式三角形车轮的通过性,计算了某型6×6轮式车辆的接地比压和爬坡牵引性,在多体动力学仿真软件RecurDyn中建立了整车虚拟样机模型,对履带式三角形车轮车辆在压实干土路面上的直线行驶和越障性能进行了仿真分析.结果表明,履带式三角形车轮能够将原车接地面积提高135.71%,接地压力降低57.58%,牵引力增大38.5%,垂直越障高度由550 mm增加到600 mm.仿真分析动态、准确地反映了履带式三角形车轮车辆的运行过程,表明了履带式三角形车轮较普通轮胎出色的通过性,体现了RecurDyn软件在履带式三角形车轮动力学仿真分析方面的优越性.     

基于Adams的某重型商用车操纵稳定性优化研究

针对重型商用车的操纵稳定性问题,据某重型商用车的实车参数,利用多刚体动力学软件Adams建立各子系统模型并装配成整车模型;通过检验同工况下整车模型仿真结果与试验样车试验结果以验证模型精确性;发现增大钢板弹簧刚度、前横向稳定杆刚度及鞍座刚度或减小后横向稳定杆刚度均可增强整车的操纵稳定性,最后以响应曲面模型和遗传算法为优化手段对各刚度参数优化,得到最优参数解(钢板弹簧刚度、前后横向稳定杆刚度及鞍座刚度)来提高重型商用车的操纵稳定性,优化后如蛇形实验中的横摆角速度幅值和侧倾角幅值甚至可有效降低10%左右,优化效果显著。     

横向互联空气悬架动侧倾角刚度特性

利用经试验验证的横向互联空气悬架整车模型,分析了互联管径与外界激励条件对横向互联空气悬架侧倾特性的影响.结果表明:相同振幅下,激励频率较低时,空气弹簧是提供悬架动侧倾角刚度的最主要元件之一,互联管径对悬架动侧倾角刚度影响显著;激励频率较高时,减振器对动侧倾角刚度的贡献度可达80%以上,而空气弹簧的贡献度不足10%,互联管径对悬架动侧倾角刚度影响不再明显.根据空气弹簧、减振器、横向稳定杆对悬架动侧倾角刚度的贡献度,提出了互联管径选定方法,可为悬架系统参数匹配提供新的理论依据.     

独立旋转车轮有轨电车μ综合导向控制

采用μ综合方法设计了低地板有轨电车主动导向鲁棒控制器,以使其重新获取由于采用独立旋转车轮而失去的直线对中和曲线通过能力,同时对车辆系统的参数不确定性具有良好的鲁棒性能.建立了独立旋转车轮有轨电车的两轴车模型,模型中每个车轮和一个轮毂电机相联.通过控制同一车轴左右轮上的电机输出转矩实现车辆的主动导向控制.在Matlab软件中对控制器进行了仿真验证,结果表明控制算法能够同时满足系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能,并使车辆获得良好的直线对中和曲线通过性能.