铁道车辆盘形制动颤振的动力学分析

摘要

高速动车组普遍都安装盘形制动装置用作列车的基础制动。高速列车在制动状态下，制动闸片与制动盘由于摩擦的作用会出现有害的振荡，这种振动会使得车内设备、列车制动装置以及转向架构架等造成巨大的损坏，减弱了高速列车的运行品质以及乘客乘车的舒适度。这种高频振动发出的噪音加剧了铁路周边的噪声污染。所以，研究列车制动系统的颤振和噪音现象对高速列车的进展具有至关重要的作用。文章就盘形制动系统出现的颤振现象做了下列工作：
　　第一章为绪论，介绍了盘形制动系统的研究背景，分别叙述了高速轨道列车国内外的发展历史、盘形制动系统、盘形制动系统的失效形式、颤振的产生、颤振的分析及研究现状，并阐述了论文的工作安排。
　　第二章介绍了摩擦力的力学模型，从理想型到速度依赖型等模型分别进行了描述、轨道车辆振动分析、制动颤振现象，并总结了颤振现象出现的原因；列举了一些非线性现象的定量分析方法。
　　第三章根据盘形制动系统的工作原理，把制动盘视为不动的刚体，对闸片的运动进行分析，建立了一个单自由度制动系统的模型，同时采用Stribeck模型作为系统的摩擦力。利用同伦法，求解出了系统在纯滑动情况下的各参数初值,讨论了不同制动工况下各参数对颤振的影响。
　　第四章将制动盘考虑为一个质体，考虑闸片和制动盘相互作用，建立了一个两自由度制动系统模型，采用Stribeck模型用作系统的摩擦力。运用数值法，分析了不同制动初速度、不同制动压力对系统的影响，可以发现系统存在临界速度，大于临界速度，系统的振动逐渐减弱，而小于临界速度，系统颤振较为明显，制动压力与其情况类似。同时考虑了列车在运行过程中所受到的轨道不平顺的影响，利用SIMULINK建模仿真，分析了列车在不同轨道激励下，不同制动初速度以及制动压力下的运动状态。
　　第五章考虑了轨道激励对制动的影响，闸片与制动盘之间的接触变形，以及闸片在制动过程中可能出现的扭转现象，建立了一个三自由度制动系统的模型，分析了在不同制动工况下，闸片的切向、横向以及扭转角的运动状况，可以发现摩擦-负斜率现象不是产生颤振的唯一因素。

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1绪论

1.1高速列车的国内外发展状况

1.2 列车制动方式

1.3 盘形制动简介

1.4 制动颤振概述

1.5 论文的主要内容

2制动颤振和颤振机理

2.1 摩擦力模型

2.2轨道车辆振动简介

2.3 列车制动颤振机理

2.4 非线性问题解决法

3. 单自由度盘形制动系统模型的建立与解析

3.1 单自由度盘型制动系统模型的建立

3.2 系统运动分析

3.3 盘形制动系统的影响因素

3.4本章小结

4. 两自由度盘形制动系统动力学分析

4.1 两自由度模型建立

4.2 不同制动工况对颤振的影响

4.3 轨道不平顺对颤振的影响

4.4 不同激励对系统的影响

4.5 本章小结

5.三自由度制动系统的动力学分析

5.1 模型建立

5.2 不同制动工况对颤振的影响

5.3 轨道不平顺对颤振的影响

5.4 本章小结

6. 结论与展望

6.1 结论

6.2 研究展望

致谢

参考文献