轉(zhuǎn)向架橫向動(dòng)力學(xué)分析.pdf

1、 轉(zhuǎn)向架橫向 轉(zhuǎn)向架橫向動(dòng)力學(xué)分析 動(dòng)力學(xué)分析 Dynamical Analysis on Bogie’s Lateral Motion 學(xué)科專業(yè)：一般力學(xué)與力學(xué)基礎(chǔ) 研 究 生：雷 娜 指導(dǎo)教師：吳志強(qiáng) 教授 天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 二零一三年十二月 摘 要 對(duì)于軌道車輛系統(tǒng)， 系統(tǒng)的運(yùn)行速度存在一臨界速度， 更高的速度會(huì)加劇輪軌間的激擾頻率，產(chǎn)生橫向震蕩，甚至出現(xiàn)蛇行運(yùn)動(dòng)。為車輛的安全運(yùn)行帶來(lái)極大隱患。 提升軌道車輛的橫向穩(wěn)定性、

2、提高車輛系統(tǒng)的臨界速度尤為重要。 為此，本文研究隨機(jī)擾動(dòng)下軌道車輛系統(tǒng)中的部分的非線性動(dòng)力學(xué)問題。 1、以 Cooperrider 轉(zhuǎn)向架模型為研究對(duì)象(七個(gè)自由度)，包括 1 個(gè)包括前后兩輪對(duì)、1 個(gè)構(gòu)架和一二系懸掛的多剛體動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。建立了該轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)的數(shù)值模型；基于 Hopf 分岔理論與穩(wěn)定性理論，討論了分段線性輪緣力，二系非線性橫向彈簧、 二系非線性扭轉(zhuǎn)彈簧等非線性因素對(duì)系統(tǒng)振動(dòng)響應(yīng)的影響。 數(shù)值模擬的結(jié)果表明，選擇合理的非線性

3、參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的 Hopf 分岔類型與極限環(huán)幅值有重要影響。 2、車輛-軌道振動(dòng)系統(tǒng)中，軌道不平順直接影響輪對(duì)與軌道結(jié)構(gòu)間的相互作用，加劇它們的振動(dòng)，從而降低列車運(yùn)行的舒適性和安全性，是最主要的激擾來(lái)源。為研究軌道不平順對(duì)列車橫向振動(dòng)的影響，模擬了軌道不平順樣本，討論了加載軌道方向不平順激擾的轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)振動(dòng)響應(yīng)， 分析了轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)的振動(dòng)位移響應(yīng)、相圖及概率密度函數(shù)等。研究結(jié)果表明，隨機(jī)擾動(dòng)能夠誘導(dǎo) Hopf 分岔提前，從而降低了列車運(yùn)行的臨

4、界速度，不僅降低了軌道車輛的運(yùn)行品質(zhì)，甚至可能引發(fā)安全事故。 3、車輛運(yùn)行中，輪緣力將直接影響著輪對(duì)，強(qiáng)烈影響著系統(tǒng)的振動(dòng)特性，而輪緣力是一個(gè)分段線性的非線性力， 需要對(duì)此類分段線性系統(tǒng)進(jìn)行單獨(dú)的振動(dòng)特性分析。 本文建立了一類典型的含間隙的單自由度分段線性系統(tǒng)， 基于平均法理論和約束分岔理論， 通過(guò)計(jì)算得到系統(tǒng)的幅頻響應(yīng)方程、 轉(zhuǎn)遷集和龐加萊分岔圖；然后利用奇異性分析方法研究系統(tǒng)的分岔類型，研究其振動(dòng)響應(yīng)；最后對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行減振效果分析。