具有一系悬挂的悬挂式单轨车辆悬挂参数分析及优化

摘要

悬挂式单轨交通系统是一种中小运量的城市轨道交通系统，具有安全可靠、编组灵活、工期短、成本低、噪声小和美观舒适等优点。该交通系统具有独立路权，在运营过程中对地面交通影响很小。在当前城市空间日益紧张，地面交通压力渐增的情况下，该系统在解决城市交通压力方面具有一定的优势，并获得了较多的关注。在此背景下，本文对悬挂式单轨交通系统的车辆及转向架进行了分析，并对车辆的动力学性能进行了研究。
　　本文在对不同类型的悬挂式单轨车辆的转向架进行分析后，重点参考了最新投入使用的千叶系车辆的转向架。在该型转向架工作原理的基础上，本文对其进行了改进，使用实心橡胶轮胎代替原有的充气橡胶轮胎，为提高车辆运行的品质，增加了一系悬挂等结构。文章使用三维建模软件CATIA对转向架整体结构进行了建模，并对悬吊杆进行了有限元强度分析。根据转向架结构特点，使用SIMPACK软件建立了车辆的动力学模型。按照车辆运行平稳性和曲线通过性能的标准，在直线与曲线工况下对车辆的悬挂参数进行了分析与优化。在得到优化后参数的基础上，分别在不同速度与不同半径曲线工况下进行动力学仿真，对车辆的动力学性能进行了预测分析，证明了悬挂式单轨车辆转向架具有良好的动力学性能。
　　本文研究重点和结论如下:
　　1.在现有悬挂式单轨车辆转向架基础上，使用实心橡胶轮胎代替充气橡胶轮胎，增加一系悬挂等结构，并对构架等结构重新设计;
　　2.在悬挂式单轨车辆的动力学模型中，设置不同的导向轮预压力，通过不同半径的曲线线路，分析通过曲线过程中转向架导向轮导向力的最大值与最小值的变化，得到了合适的导向轮预压力值;
　　3.在本文选择的各参数变化范围内，车辆运行的平稳性指标与曲线通过指标未超过标准规定值或极限值;在各悬挂参数中，一系垂向等效悬挂刚度、空气弹簧垂向刚度空气弹簧阻尼等对车辆运行平稳性影响显著;一系垂向等效悬挂刚度、空气弹簧垂向刚度及横向拉杆横向定位刚度等对车辆曲线通过性能影响显著;
　　4.悬挂参数经过优化后，悬挂式单轨车辆在仿真分析的直线与曲线工况下各项动力学指标符合标准，具有良好的动力学性能。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及研究意义

1．2 悬挂式单轨交通系统的发展现状

1．2．1 悬挂式单轨交通系统在国外的应用

1．2．2 悬挂式单轨交通系统在国内的应用

1．3 悬挂式单轨交通系统分类

1．4 悬挂式单轨交通系统特点

1．5 悬挂式单轨交通系统研究现状

1．6 论文的主要内容

第2章 悬挂式单轨车辆转向架结构设计

2．1 车辆编组及总体参数

2．1．1 车辆编组

2．1．2 悬挂式单轨列车主要技术参数

2．2 转向架总体结构

2．3 构架结构

2．4 转向架悬挂方式

2．4．1 一系悬挂

2．4．2 二系悬挂

2．5 中心销装置

2．6 悬吊机构

2．6．1 悬吊机构组成

2．6．2 悬吊机构工作原理

2．6．3 悬吊杆强度分析

2．7 横向拉杆

2．8 力的传递过程

2．7 本章小结

第3章 悬挂式单轨车辆动力学建模

3．1 车辆多体动力学研究方法

3．2 SIMPACK多体动力学建模理论

3．2．1 SIMPACK软件介绍

3．2．2 SIMPACK软件建模理论基础

3．3 悬挂式单轨车辆动力学模型

3．3．1 轮轨模型

3．3．2 整车模型

3．3．3 车辆运动自由度分析

3．3．4 轨道不平顺

3．5 本章小结

第4章 悬挂式单轨车辆悬挂参数优化

4．1 动力学评价标准

4．1．1 直线运行平稳性指标

4．1．2 曲线通过性能评价指标

4．2 仿真工况设定

4．2．1 线路激励

4．2．2 线路设置

4．3 车辆平稳性观测点的选择

4．4 导向轮预压力分析

4．5 悬挂参数优化

4．5．1 一系悬挂刚度的优化

4．5．2 一系悬挂垂向阻尼的优化

4．5．3 空气弹簧参数优化

4．5．4 横向拉杆参数优化

4．5．5 横向减振器参数优化

4．5．6 总结

4．6 本章小结

第5章 悬挂式单轨车辆动力学性能预测

5．1 悬挂式单轨车辆运行平稳性预测

5．1．1 空车工况下车辆运行平稳性预测

5．1．2 重车工况下车辆运行平稳性预测

5．2 悬挂式单轨车辆曲线通过性能预测

5．2．1 空车工况下车辆曲线通过性能预测

5．2．2 重车工况下车辆曲线通过性能预测

5．3 本章小结

结论及展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及科研成果