走行轮失效对单轨车辆安全性及平稳性的影响

单轨车辆走行轮为充气橡胶轮胎,容易因磨耗、穿刺而失气、漏气,导致走行轮失效。走行轮失效对车辆运行安全性及平稳性有重大影响,本文在单轨车辆走行轮动力学模型上进行走行轮失效处理,研究走行轮失效对单轨车辆运行安全性和平稳性的影响。研究结果表明:空载和满载工况任一走行轮失效以(5~30)km/h速度行驶在半径100m左转弯道时,轮轨力均大于正常行驶工况,运行安全性差;同侧走行轮失效时对运行安全性的规律相同,左侧走形轮失效工况最恶劣;横向平稳性等级合格,垂向平稳性部分合格,建议以10km/h的速度行驶到维修中心。

考虑车轮多边形的动车组车轴疲劳寿命预测

以某型高速动车组车轴为研究对象,基于考虑轮轨柔性的车辆轨道刚柔耦合动力学模型、轮对有限元模型和多轴疲劳模型,以实测多边形磨耗为输入,在速度300 km/h下分析了多边形磨耗对车轴疲劳损伤的影响。研究表明:在多边形磨耗的影响下,轮对受载状态剧烈波动并具有显著的周期性,且受载波动情况与多边形磨耗阶次相关。在18阶多边形磨耗影响下,高速动车组车轴的服役寿命降低至22年,小于《铁路动车组运用维修规程》规定的车轴设计寿命。

基于多目标协同优化算法的单轴式单轨车辆系统参数优化研究

为提高单轴式单轨车辆的稳定性能,分析了带空间杆系结构的单轴式转向架跨座式单轨车辆结构,建立了带空间杆系结构的单轴式单轨车辆非线性动力学模型。利用全局灵敏度方法,开展了单轨车辆空间杆系结构定位参数、悬挂参数对单轴式单轨车辆稳定性能灵敏度分析。以单轴式单轨车辆车体侧滚角和轮重减载率为目标,以车辆曲线通过性为约束,基于改进型遗传算法(NSGA-II)对单轴式转向架空间杆系结构定位参数及系统悬挂参数开展优化研究。优化结果显示:参数优化后,单轨车辆车体侧滚角减少了6.695%,轮重减载率减少了9.262%,提升了单轴式单轨车辆的运行稳定性。

考虑车轮多边形演化的动车组轴箱轴承载荷及寿命分析

以某型250 km/h级动车组为研究对象,考虑轴箱轴承的时变刚度特性、轮对轴箱与轨道的柔性,建立了轴承-车辆-轨道刚柔耦合动力学模型,研究了实测车轮多边形演化下轴承滚道载荷与疲劳寿命的发展规律,揭示了车轮多边形对轴承载荷的影响机理。结果表明,随着运营里程的增加,车轮多边形磨耗幅值总体上不断增大,导致轴箱轴承外滚道接触载荷最大值与8和9号滚道的接触载荷标准差均呈现增长趋势;轴承每千米的损伤值也会不断增大,最高可达1.4×10^(-7),额定寿命则会不断减少;车轮经过镟修后,外滚道最大接触载荷降低了14%,9号滚道载荷标准差降低了56%,轴承每千米的损伤值降低了39%,故及时镟轮可以明显改善滚道载荷环境,延长轴承寿命。此外,当车轮多边形通过频率与钢轨局部弯曲模态产生耦合后,轴承载荷会更加恶劣。因此,针对该型动车组,在运行1.5×10^(5)km后,应适当增加车轮不平顺的检测频次,并重点关注14,15,25和26阶多边形磨耗幅值。

煤矿四驱车辆轴间扭矩分配控制系统研究

煤矿双桥四驱车辆在实际运行中出现传动效率低、油耗高的问题,没有充分发挥出大功率牵引系统的技术优势。通过分析现有双桥四驱车辆的轴间扭矩分配方法,针对煤矿井下运行的实际工况,研制一种智能电子式轴间扭矩分配控制系统,将驱动力合理地分配给前后轮,使矿用车辆的动力性得到有效提高。该系统具有动力性强、稳定性好、可靠性高等优点。应用结果表明,该系统应用在煤矿四驱车辆上可显著降低燃油消耗,改善动力性能,提高车辆的使用效率。

面向智能制造的轨道车辆制造工艺课程教学设计——以轮轴制造工艺为例

结合智能制造背景,以轮轴制造工艺过程为例,该文依据企业现场轨道车辆轮轴制造工艺过程,设置知识、能力、情感课程教学目标。在教学内容设计中引入智能制造知识、轮轴加工工艺过程、智能生产线控制系统,采用案例和讨论教学方法,在理论与实践相结合等方面提出相应的教学改革实践,让学生充分掌握应用理论解决工程问题的方法,塑造学生工程意识、社会责任意识。

基于仿真计算的工程车轮重轴重加垫调整方法研究

在工程车称重试验中,会出现轮重、轴重不满足标准要求的情况。目前,调整轮重、轴重的方法是根据经验,在工程车二系旁承支撑处,加不同厚度的钢垫。采用该调整方法存在调整不确定性强、过程繁琐、用时长和劳动强度大等问题。针对这些问题,提出一种基于仿真计算的工程车轮重轴重加垫调整方法。建立工程车轮重、轴重加垫调整模型,采用多目标遗传算法,得到满足轮重轴重要求对应的二系旁承支撑位多种Pareto解,确定轮重、轴重加垫调整方案。分析调整方案影响的敏感度,并进行实例验证。验证结果表明,采用基于仿真计算的轮重轴重加垫调整方法,能够获得多种调整工程车轮重、轴重的方案,为调整轮重、轴重提供指导。

四轮驱动电动汽车轴间驱动力和制动力分配

从提高车辆操纵稳定性的角度出发,根据轮胎力的摩擦圆原理,以前、后轴车轮同时达到附着极限为目标,分析得到前、后轴驱动力和制动力的理想分配关系,并对不同分配方式下的操纵稳定性进行了仿真分析。理论分析和仿真结果表明:本文研究得到的理想分配方法,一方面可以使车辆在保证当前纵向加速度的前提下,最大限度地提高车辆的侧向稳定裕度;另一方面车辆转弯半径随纵向加速度的变化最小,具有良好的操纵性能。同时这种分配方法计算简单,对车辆状态信息依赖程度小,易于在实际控制系统中应用。

基于遗传算法的电动四驱汽车轴间扭矩分配控制策略

为了提高纯电动四轮驱动汽车的整车动力性和行驶稳定性,提出一种通过对汽车前后轴转速差及车轮滑转率实时观测完成轴间扭矩重新分配的控制策略。通过Matlab/Simulink构建了整车动力学模型,并设计了基于遗传算法(GA)和PID控制的轴间扭矩分配控制系统,分别在低附着均一路面、对接路面对整车加速性能进行了仿真分析。对该轴间扭矩控制系统进行软硬件设计,并对开发的控制器进行了道路试验。结果显示运用该控制器及控制策略能较好地跟随实时路况,使车辆动力性和行驶稳定性得到提升,试验结果也验证了控制系统的有效性。

三轴汽车前后轮角输入时的响应特性

本文详细推导了三轴汽车线性二自由度模型的运动微分方程。分析了汽车对前后轮角输入时的稳态响应特性。从汽车动力学的角度讨论了前后轮转角应具备的比例关系。该方法同样适用于其它多轴汽车的建模分析。

基于ADVISOR的4轴全轮驱动车辆驱动系统仿真模块的开发

在研究4轴全轮驱动车辆的动力学特征基础上,对ADVISOR车辆仿真软件系统进行了二次开发,建立了该仿真系统不具备的某4轴全驱特定车型的动力系统仿真模型,并针对几种有代表性的循环行驶工况,利用该模型进行了整车性能的仿真和分析。

变轨距货车转向架的动力学分析

建立了考虑轮轴间隙的三大件式变轨距货车转向架动力学模型,研究车辆在准轨和宽轨线路上的动力学性能和LM踏面在不同轨距线路上的轮轨接触关系.考虑轨距为1435mm和1520mm、轨底坡为1/40和1/20、标准和打磨后的多种钢轨廓形与LM踏面匹配,发现LM踏面对两种轨底坡的兼容性较好,而踏面磨耗后对轨底坡变化较敏感;LM踏面在准轨线路上对轮轴横向间隙比较敏感,而在宽轨线路上则不存在这个问题.轮轴之间的横向和旋转间隙会导致车辆临界速度降低,建议控制间隙在0.6mm和0.5mrad以内;轮轴间隙不影响车辆运行安全性和平稳性,且在准轨和宽轨线路上的动力学指标基本无差异.变轨距车辆运行过程中,轮轨横向力和纵向蠕滑力会导致轮轴横向间隙和旋转间隙动态变化,变化量为间隙值;给出轮轴间隙与轮轨载荷的正态分布统计,发现轮轴间隙载荷与轮轨载荷相当.

三轴车辆全轮转向最优控制

为提高三轴车辆在正常行驶工况下的操纵稳定性,综合考虑车辆的低速和高速转向性能,提出了三轴车辆全轮转向最优控制策略。建立了三轴全轮转向车辆的线性2自由度模型,分别制定了车辆低速和高速时的控制目标并建立了相应的理想模型,应用线性二次型最优控制中的状态调节器理论,采用前馈加状态反馈跟踪理想模型的控制方法设计了全轮转向最优控制系统,最后利用MATLAB/Simulink建立了控制系统仿真模型,对控制系统在不同车速下的控制性能进行了仿真。结果表明,全轮转向最优控制方法低速时可使车辆具有所在车速下的最小转弯半径,高速时在改善车辆稳定性的同时不增加驾驶员的操作负担。

五轴全轮转向汽车动力学模型分析

为提高多轴汽车操纵稳定性,针对五轴全轮转向汽车的高速同相位转向工况,进行了受力分析,建立了运动微分方程,利用Fiala轮胎模型建立了轮胎的力学模型,利用LabVIEW软件建立了整车的动力学仿真程序。通过虚拟试验仿真分析,发现采用全轮转向,可以使后轴车轮较早地参与转向,从而提高了汽车的转向响应速度,并使车身侧倾角由7.5°减小为4°。

多轴汽车双相位转向性能分析

为满足多轴汽车低速机动灵活性和高速操纵稳定性,利用行星齿轮系统设计了基于转角传感型的双相位转向机构,并在ADAMS/VIEW中建立了五轴车辆的多体动力学模型,进行了同相位角阶跃输入响应分析,逆相位转弯半径和行驶阻力分析。结果表明:采用双相位转向后,高速行驶时,横摆角速度的峰值减小69.5%、稳定值减小69.1%;低速行驶时,转弯半径减小21.4%,并且行驶阻力也大幅度降低,从而改善了多轴汽车的转向操纵性能。

六轮铰接式电动轮卡车行驶状态的判定

为讨论六轮铰接式电动轮卡车的运行情况,进一步分析其控制方法,根据六轮铰接车的结构特点,由四轮Ackermann模型衍生出其参考模型。根据监测到的轮边电机的工作状态参数,判断车辆的行驶状态,分析其转向或打滑时的控制方法。

高速动力车轴应力谱分析及疲劳寿命可靠性预测

结合车辆系统在随机轨道谱激励下的动力响应与疲劳强度理论,以"中华之星"高速动力车轴为例,建立了动车系统的非线性动力学模型,仿真车辆在典型线路上的运行特性,获取作用于轮轴上的随机载荷谱。引入车轴材料的非线性本构关系,进行轮轴的有限元分析,得到车轴关键部位的应力时间历程,对其进行统计分析后得到各危险点的应力谱。在此基础上,运用局部应力应变法和累积损伤理论进行了车轴疲劳寿命估算和可靠性分析,得到不同可靠度下的疲劳寿命。当可靠度为0.9时,其疲劳寿命为16年。

CRH2010A综合检测车测力车轮与钢轨滚动接触弹塑性分析

运用非线性有限元分析软件ABAQUS,考虑通过直线、曲线线路和道岔3种工况,建立CRH2010A综合检测车的测力车轮与钢轨的三维滚动接触有限元模型,进行不同工况下测力车轮与钢轨的滚动接触特性及车轮辐板和轴毂的受力分析。结果表明:测力车轮的滚动接触特性与动车车轮相似;通过直线线路且轮对横移量为8mm时,产生轮缘效应,车轮磨损加剧;通过曲线线路时,左侧车轮与钢轨出现两点接触中心区;通过道岔时,左侧车轮与长心轨均发生塑性变形,车轮和钢轨的磨耗加剧;轴毂的过盈连接对轮轨接触特性的影响,远小于其对轴毂连接区域和辐板加工区域应力的影响;在这3种工况下测力车轮均满足静强度要求。

多轴汽车同相位全轮转向摆振分析

利用ADAMS进行了多轴汽车同相位角阶跃输入响应分析,发现横摆角速度超调量和稳定时间增加,从而诱使汽车出现转向摆振,在此基础上通过分析车轮转角曲线,找到摆振原因,提出改进措施,并对每种措施的有效性进行了仿真分析。结果表明:适当增加悬架刚度、悬架双向阻尼系数、横向稳定拉杆刚度,并优化转向机构布置,可以降低转向摆振。

三轴车辆全轮转向滑模控制器设计

为深入研究三轴全轮转向车辆的动力学行为,建立了考虑车轮非线性特性和车辆载荷变化的整车模型。为提高三轴全轮转向车辆的操纵稳定性,以三轴双前桥转向车辆横摆率和零质心侧偏角为理想跟踪目标,基于滑模变结构控制理论,设计了三轴车辆全轮转向滑模控制器。对比了双前桥转向车辆、零质心侧偏角比例控制全轮转向车辆和滑模控制全轮转向车辆在不同工况下的响应性能,结果表明:设计的全轮转向滑模控制器可将车辆质心侧偏角控制在较小范围,能很好地跟随车辆理想横摆角速度,同时还能够较好地抵抗侧向风和路面条件变化的干扰。