Fault Analysis and Structure Optimization of Traveling Transmission System of Shuttle Car

This paper firstly introduces the common faults of traveling transmission system of shuttle car.Secondly,by analyzing the characteristics of shuttle car structure,the layout of traveling transmission system and the common faults on shuttle car,this paper concludes that"internal holding torque"is the main cause of faults.Finally,this paper proposes a corresponding optimization design scheme to reduce the impact of"internal torque",and calculates the relevant results through the finite element simulation analysis method.Through these analyses and calculations,it is shown that the method can effectively reduce the probability of failure of traveling transmission system of shuttle car.

A strategy for lightweight designing of a railway vehicle car body including composite material and dynamic structural optimization

Rolling stock manufacturers are finding structural solutions to reduce power required by the vehicles,and the lightweight design of the car body represents a possible solution.Optimization processes and innovative materials can be combined in order to achieve this goal.In this framework,we propose the redesign and optimization process of the car body roof for a light rail vehicle,introducing a sandwich structure.Bonded joint was used as a fastening system.The project was carried out on a single car of a modern tram platform.This preliminary numerical work was developed in two main steps:redesign of the car body structure and optimization of the innovated system.Objective of the process was the mass reduction of the whole metallic structure,while the constraint condition was imposed on the first frequency of vibration of the system.The effect of introducing a sandwich panel within the roof assembly was evaluated,focusing on the mechanical and dynamic performances of the whole car body.A mass saving of 63%on the optimized components was achieved,corresponding to a 7.6%if compared to the complete car body shell.In addition,a positive increasing of 17.7%on the first frequency of vibration was observed.Encouraging results have been achieved in terms of weight reduction and mechanical behaviour of the innovated car body.

Design of lightweight magnesium car body structure under crash and vibration constraints

Car body design in view of structural performance and lightweighting is a challenging task due to all the performance targets that must be satisfied such as vehicle safety and ride quality.In this paper,material replacement along with multidisciplinary design optimization strategy is proposed to develop a lightweight car body structure that satisfies the crash and vibration criteria while minimizing weight.Through finite element simulations,full frontal,offset frontal,and side crashes of a full car model are evaluated for peak acceleration,intrusion distance,and the internal energy absorbed by the structural parts.In addition,the first three fundamental natural frequencies are combined with the crash metrics to form the design constraints.The wall thicknesses of twenty-two parts are considered as the design variables.Latin Hypercube Sampling is used to sample the design space,while Radial Basis Function methodology is used to develop surrogate models for the selected crash responses at multiple sites as well as the first three fundamental natural frequencies.A nonlinear surrogate-based optimization problem is formulated for mass minimization under crash and vibration constraints.Using Sequential Quadratic Programming,the design optimization problem is solved with the results verified by finite element simulations.The performance of the optimum design with magnesium parts shows significant weight reduction and better performance compared to the baseline design.

Crashworthiness design and experimental validation of a novel collision post structure for subway cab cars

This paper proposes a novel collision post structure designed to improve the crashworthiness of subway cab cars.The structure provides two innovative features:1)a simpler connection between the post and the car roof,which gives a more reasonable load transfer path to reduce the stress concentration at the joint;and 2)a stiffness induction design that provides an ideal deformation model to protect the safe space of the cab cars.The novel collision post structure was evaluated with finite element analysis,and a prototype cab car was mechanically tested.The results demonstrate that the deformation response was stable and agreed well with the expected ideal mode.The maximum load was 874.17 kN and the responses remained well above the elastic design load of 334 kN as required by the design specification.In addition,there was no significant tearing failure during the whole test process.Therefore,the novel collision post structure proposed has met the requirements specified in new standard to improve the crashworthiness of subway cab cars.Finally,the energy absorption efficiency and light weight design highlights were also summarized and discussed.

空间约束下电动汽车无线充电系统磁耦合结构优化

电动汽车无线充电系统在尺寸大小与位置偏移等因素的影响下,会导致系统传输能力下降。为了在空间约束条件下提升系统的输出功率、传输效率及抗偏移能力,针对位置偏移与底盘高度不同的实际情况,在经典D4线圈的基础上分别设计了收发端非对称D4和收发端非对称D4Q双层线圈磁耦合结构,以提高耦合系数和抗偏移能力。在不同方向的偏移和旋转的情况进行仿真测试,表明收发端非对称D4Q双层线圈在出现横向偏移300 mm、纵向偏移400 mm、传输距离230 mm和旋转偏移45°以内具备无线电能传输能力。通过搭建实验平台对偏移进行测试与验证,结果表明,所提出的收发端非对称D4Q磁耦合结构的最大输出功率相对于收发端对称D4磁耦合结构增加约60.34%,最大传输效率增大11%。

动车组车体模态频率贡献度和改进方法研究

针对高速列车车体低阶模态频率提升过程中,传统灵敏度分析方法存在的设计变量繁多和难以识别出优先改进部件的难题,提出了一种新颖的车体模态频率贡献度评估与结构改进方法。重点分析了铝合金车体板件厚度与模态频率的灵敏度关系,并在此基础上提出了部件模态贡献度概念,推导和建立了描述部件模态频率灵敏度与贡献度的数学模型。通过对动车组车体中各铝型材的贡献度进行计算,详细分析了车顶、侧墙、底架等六大部件对前3阶模态频率的影响。研究揭示,部件模态贡献度表示了局部部件对整体结构模态影响的大小,呈现了灵敏度无法显示的全局量化指标。车顶部件对车体前3阶模态的贡献度最大,侧墙和底架居中,底架边梁、端墙和牵枕缓最小。车顶与侧墙、侧墙与底架连接处的型材对低阶模态产生了显著影响。通过增加内外板厚度并适度降低内部筋板厚度的策略,可提升1阶垂弯模态频率。应用所提出的方法,基于车体54个部件模态贡献度,成功甄别出车顶和连接处型材等优先优化部件并进行了改进,实现了1阶垂弯模态频率从9.5 Hz提升至10.2 Hz,同时将车体重量增加控制在43 kg以内,验证了方法的有效性和高效性,为车体模态频率的优化提供了清晰的路径。该方法具有广泛的适用性,可推广应用于其他领域的结构模态改进。

基于不同标准的煤炭漏斗车车体焊缝疲劳寿命研究

利用接触非线性分析技术,基于AAR标准的名义应力法和ASME标准的结构应力法研究煤炭漏斗车车体焊缝的疲劳问题。首先,建立漏斗车重载车体强度分析模型,利用修正D-P本构模型的实体单元模拟散粒煤、接触单元模拟散粒煤与车体结构的作用,并通过主要载荷作用下车体静强度试验结果验证车体仿真分析结果,应力最大误差小于15%。其次,运用名义应力法,在标准和实测载荷谱下分析车体焊缝疲劳寿命,结果表明:端墙与端漏斗板焊缝寿命最短,为2.72×10^(6)km;基于标准纵向载荷谱的焊缝寿命小于基于实测的计算结果,表明标准的纵向载荷谱相对恶劣。最后,在标准中100t漏斗车重车心盘载荷谱和实测纵向载荷谱下运用结构应力法对车体焊缝进行应力与寿命分析。结果表明:基于结构应力法的焊缝疲劳寿命不及基于名义应力法的疲劳寿命,主要原因是结构应力法的疲劳性能参数适用于各类接头形式,且分析承载复杂焊缝时考虑了面内剪切结构应力的影响。因此,对接头几何形状和应力状态复杂的车体从板座及底架区域的焊缝建议采用结构应力法对其进行疲劳寿命分析。

汽车车身造型设计与气动力分析

为研究车身造型对气动力的影响,根据人机工程相关参数,运用Rhino软件的非统一有理B样条(non-uniform rational B-splines, NURBS)建模技术,构建车身外形,并采用计算流体动力学方法对其外流场进行仿真,得到气动力特性。流场中气流始终附着在车身表面没有出现分离,表明车身造型合理,有利于减小气动阻力。针对尾部结构进行曲线再造,改进后的模型的气动阻力明显减小;附加尾翼和鸭尾造型气动升力减小,侧倾力矩减弱,有利于提高汽车对地面的附着力,提高稳定性,更适合于赛车。文中采用的方法可为设计符合汽车空气动力学特性的车身造型方案及风洞试验提供理论参考。

基于结构方程的网约车平台用户价值共创行为影响因素研究

随着各种数字技术的迅速发展,我们已经进入数字经济时代。人们生活也因此发生了巨大变化,其中对人们影响较大的便是出行方式的改变。移动互联网技术的发展带来了网约车平台的诞生,也改变了顾客在企业价值创造过程中的地位。用户价值共创行为对于网约车平台和用户自身是一个双赢的过程,然而在现实中却只有少数用户有意愿参与价值共创活动,所以了解网约车平台用户价值共创行为的关键影响因素具有重要的实践价值。因此,文章选取绩效期望、努力期望、社会影响、服务体验和价值共创意愿五个变量,通过构建结构方程模型探究了网约车平台用户价值共创行为的影响因素。研究发现,社会影响和服务体验正向影响价值共创意愿,价值共创意愿进一步正向影响价值共创行为。

既有铁路客车服役性能研究

我国既有铁路客车保有量大、运用时空环境复杂,其服役性能的演变对运行安全和运维保障带来极大挑战。为系统掌握铁路客车服役状态,调研我国普速客车运营现状,并以车体钢结构为例,开展影响客车服役性能的因素分析。调研发现,大部分普速客车已逐步进入服役中后期,5T等信息化手段实现了对客车的全面监控。不同运用环境下,钢结构腐蚀情况不同,随着运行时间/运行里程的增加,钢结构腐蚀有明显加剧趋势。针对服役期间RW25G车体和209P型转向架疲劳强度开展研究,各关键部位均满足服役寿命30年设计要求;针对服役期间YZ25T车体和CW-200K型转向架开展跟踪测试,发现转向架个别关键承载位置产生损伤值较大。针对服役期间25T型客车动力学性能开展研究,采用TPDS、TCDS和添乘等手段开展跟踪测试,并结合实测车轮磨耗数据和减振器劣化数据开展仿真分析,结果表明,在1个旋修周期内,车辆运行安全性存在一定冗余;随服役时间增加,转向架关键部件的性能劣化或失效会对车辆蛇行稳定性和运行平稳性产生不利影响;开展随机参数的动力学仿真,发现极端工况下轮重减载率上升明显,应予以充分关注。

低周疲劳的结构应变法在铁路货车上的工程应用

为了开展铁路货车车体焊接结构的低周疲劳寿命预测,详细推导了理想弹塑性结构应变计算理论,基于计算理论进行了程序设计,并通过焊接接头试验进行了验证.进一步开展了平面应变焊接接头模型的仿真计算结果和结构应变法计算结果的对比,探讨结构应变法的使用条件.最后,将虚拟台架与结构应力变结合开展了快捷货车的低周疲劳寿命分析的工程应用.结果表明:提出的低周疲劳的结构应变方法及其计算程序,当结构应力与屈服强度的差值在150 MPa以内时,理想弹塑性结构应变计算结果与实际结果一致,能够解决铁路货车低周疲劳寿命预测问题;当结构应力与屈服强度差值超过150 MPa后,随着结构应力的增加,误差也增加.该文的研究为低周疲劳的结构应变法工程推广应用提供了良好的技术支撑.

车体刚强度结构优化对连发武器射击精度的影响

为减小射击时车体振动对车载连发武器射击精度的影响,建立了某轮式车辆车体有限元模型,对火炮典型射击工况下车体的受力进行了分析,以提高车体结构刚强度为优化目标,在车体后方横向增加变截面梁来改进相应的薄弱结构。车体改进前后的模态测试与射击试验结果表明,经过车体结构优化可有效改善整车环境下对射击精度影响较大的身管一阶模态频率,5连发射击时的射击精度得到有效提高。

基于正交试验法的铝合金车体高压水清洗喷嘴结构优化

抑尘剂等复杂的化合物黏着在铝合金车体上,导致车体污染十分严重,高压水射流清洗方法能够有效去除铝合金车辆车体表面黏着的化合物。通过分析圆柱形、锥形、文丘里形和余弦形喷嘴的射流流场分布、射流出口速度、最大壁面静压、相同清洗宽度下压力值范围,得到余弦形喷嘴的清洗性能最佳,锥形喷嘴次之。基于正交试验法设计五因素、四水平正交试验表,得到常用清洗压力下余弦形喷嘴的最优结构参数:进口直径为40 mm、出口直径为20 mm、过渡段半径为40 mm、出射段长度为25 mm、过渡与余弦部分长度比为4。按照最优喷嘴结构参数进行建模,得到三组压力值下高压水出射速度比未优化前提高了2%,且优化效果随着入口压力值的提高而有所下降。在优化后的喷嘴结构参数下进一步计算得出入口压力为10 MPa时,靶距设置为250 mm能达到较好的清洗效果和节能作用。

205/55R1691V新能源轿车子午线轮胎的设计

介绍205/55R1691V新能源轿车子午线轮胎的设计。结构设计:外直径630 mm,断面宽222 mm,行驶面宽度170 mm,行驶面弧度高7.8 mm,胎圈着合直径404.2 mm,胎圈着合宽度185 mm,断面水平轴位置(H1/H2)0.957,胎面主花纹沟深度7.0 mm。施工设计:使用低滚动阻力胎面胶配方,采用单层胎体高反包结构,带束层采用2×0.30ST钢丝帘线,采用全自动一次法成型机成型,双模热板式硫化机硫化。通过对轮胎接地印痕、侧偏特性和滚动阻力等有限元仿真分析确定了设计方案的可行性。成品性能试验结果表明,轮胎的充气外缘尺寸、强度、脱圈阻力、耐久性能和高速性能均达到相应设计和国家标准要求,实现了降低滚动阻力的目的,操纵稳定性及舒适性主观评价全面提升。

矿车装载系统中伸缩溜槽的结构优化研究

针对现有溜槽普遍存在的结构刚度不足、关键部位磨损严重、运动精度欠佳等问题,提出一套综合优化方案,即通过拓扑优化提高溜槽结构刚度,使用高性能耐磨材料强化易损部位,采用精密制造工艺提升溜槽运动精度。为验证优化方案的可行性,进行对比试验。试验结果表明,所提出的优化方案可以显著提升溜槽的抗变形能力,延长其使用寿命,并保证装车定位精度,为矿车装载系统的高效运行提供了可靠基础。

开放式停车泊位地锁锁车装置的结构设计改进

开放式停车泊位智能收费管理系统的泊位地锁主要包括车牌识别装置、车辆检测地磁感应器、锁车装置等组成部分,其中起挡车作用的锁车装置的结构设计直接影响到系统工作的可靠性和耐久性。通过对锁车装置的结构设计不断改进,使其功能不断完善,故障率不断降低,维护保养更加便捷。

茵栀黄对结构性雄甾烷受体CAR介导CYP3A4的转录调节作用

目的:探讨茵栀黄对CYP3A4转录表达的影响及机制。方法:Chang Liver细胞中加入0.01、0.1和1μM茵栀黄分别作用24h、36h和48h,采用RT-PCR法和报告基因方法检测CYP3A4 m RNA的表达水平。结果:不同浓度茵栀黄分别处理Chang Liver细胞24h和36h可明显升高CYP3A4 m RNA的表达水平(P<0.05);转入CAR载体的Chang Liver细胞经不同浓度茵栀黄处理36h均可激活CYP3A4的转录表达。结论:茵栀黄可能通过CAR介导增加Chang Liver细胞CYP3A4的转录表达。

车身工艺同步工程中的支架结构分析与优化

支架在车身产品设计中应用非常广泛,目前针对车身支架的结构分析主要集中在产品的性能评估上,而制造工况下支架结构的分析研究较少。文中提出了将有限元虚拟分析方法应用于车身工艺同步中的支架结构分析中,可在产品设计早期识别支架设计引起的制造质量风险。同时,介绍了在线冲孔、工装定位及零件安装3种工艺场景和对应的支架结构仿真方法及其结构分析仿真要求,并针对这3种工艺场景下的支架结构进行分析与优化,拓展了有限元分析在工艺同步工程中的应用场景。通过在产品早期阶段制造工程与产品工程协同,可有效识别支架在制造过程中的质量风险,避免支架在实物验证阶段更改,降低制造成本。

日照港某翻车机房围护结构拆除方法比选

日照港石臼港区某翻车机房围护结构工程依施工顺序由圆形地连墙及廊道地连墙、基坑帷幕灌浆截渗结构、翻车机房主体结构地基处理、廊道主体结构地基处理、基坑支撑系统五部分组成。翻车机房主体结构施工时需要对部分围护结构进行拆除,包括部分地连墙和支撑结构,拆除方法主要包括绳锯切割、爆破拆除2种拆除施工工艺,现进行对比分析[1]。通过对深基坑内支撑拆除施工工艺的研究,可以进一步提升对深基坑内支撑形式的认识,同时对后续的类似施工提供借鉴,以便更好的指导施工生产,提高施工效率与质量。

面向智能驾驶车辆探头清洗的机械式水路分配器设计与研究

采用机械旋转式结构代替原有的电磁阀结构,设计一种面向智能汽车车辆探头清洗的水路分配器装置。介绍该装置的工作机理与控制逻辑,论述分水器运行结构和功能实现方法。利用ABAQUS仿真软件对分水器的整体结构强度进行校核,结合分析结果对进水阀盖进行设计优化;运用流体仿真软件Fluent对出水阀结构进行出口流速仿真计算,结合仿真结果对水路结构进行了优化,优化后结构满足设计要求。