考虑过盈配合的抗侧滚扭杆寿命预测

抗侧滚扭杆用于提供限制车辆侧滚角度的侧滚力矩,可以提升列车运行的平稳性和安全性。文章以某型动车组用抗侧滚扭杆为研究对象,在考虑抗侧滚扭杆的扭杆轴与扭转臂过盈配合的前提下,基于FKM准则对抗侧滚扭杆进行静强度和疲劳寿命评估。结果表明,该抗侧滚扭杆在极限载荷和疲劳载荷工况下的利用度均小于1,同时满足静强度要求和疲劳寿命要求。

转向架外侧定位抗侧滚扭杆结构强度评估方法

[目的]为了对轨道交通列车外侧支撑抗侧滚装置扭杆轴的扭转刚度和扭杆轴强度进行求解,提出一种引入变形协调条件的扭杆轴解析分析方法。[方法]以外侧支撑抗侧滚扭杆装置的1/2扭杆轴为例,根据其受力状态和载荷分布,利用结构的对称性及承担反对称工作载荷的特点,引入结构变形协调条件,求解一次超静定系统的未知力和力矩,获得扭杆轴的剪力和弯矩分布,并推导出抗侧滚扭杆装置扭转刚度和强度的计算公式。以52CrMoV4弹簧钢制造的外侧支撑抗侧滚扭杆装置为例,对比分析了外侧支撑扭杆轴的解析解法计算结果和有限元模型的计算结果。[结果及结论]所提解析解法能够较为便捷地确定扭杆轴不同截面位置的工作应力水平和应力状态,为确定扭杆轴的截面几何参数、不同危险截面的等效应力计算方法和扭杆轴的疲劳失效机理分析提供了理论基础。与有限元法相比,所提解析法具有计算原理简单、计算速度快等优点。

抗侧滚扭杆对地铁车体横向疲劳性能影响

对装有抗侧滚扭杆装置的地铁车体进行了横向受力分析,提出一种新的载荷加载方法。采用新旧结合的方法对地铁车体的横向惯性载荷进行加载,并对加载结果进行对比分析。结果表明:采用新方法加载时地铁车体的横向运动趋势更符合车辆的实际运动状态。地铁车体横向运动产生的侧滚力矩主要由抗侧滚扭杆装置抑制。抗侧滚扭杆载荷对地铁车体上、下门角焊缝应力有不同程度的提升,其中最大增幅为14.7%;抗侧滚扭杆载荷有助于缓解端墙型材拼接焊缝应力,端墙型材拼接焊缝应力降幅可以达到6.7%。

某车型侧倾稳定性不足问题分析及优化

某车型在试验过程中出现侧倾稳定性不足的问题。影响侧倾稳定性的设计参数较多,因此,通常选择成本最低、最易实现的技术。逐层分解、分析影响侧倾稳定性的各个因素,制定了针对性的合理方案并有效解决了该问题,可以为提升车辆侧倾稳定性的研究提供重要参考。

某型市域车转向架抗侧滚扭杆结构设计与试验验证

针对某型市域车转向架的输入要求,设计开发了一款抗侧滚扭杆产品,扭杆与扭臂采用过盈配合结构。通过理论计算,得到该过盈配合能够传递的最小力矩为17.76kN·m,防滑安全系数为2.89;通过有限元分析计算,得到该扭杆侧滚刚度为3.2495 MN·m/rad,扭杆最大应力为674.3 MPa,扭臂最大应力为309.5 MPa,最小疲劳强度因子FOS为1.719。样品通过了刚度、静强度和疲劳试验。理论与试验均证明,该抗侧滚扭杆满足功能和强度要求。

抗侧滚扭杆极限镦粗比仿真分析及应用

以抗侧滚扭杆为研究对象,使用Simufact软件建立三维热力耦合工艺链仿真模型,获得了扭杆闭式镦粗工艺与开式镦粗工艺极限镦粗比规律;针对文中扭杆镦粗工艺提出变截面模具改进方案并进行仿真与试制验证。结果表明,极限镦粗比规律对提高扭杆镦粗工艺的质量给发挥了很大作用,避免镦粗失稳,并指导模具优化设计,降低生产成本。

汽车悬架横向稳定杆研究综述

汽车悬架横向稳定杆是悬架系统重要组成部件,良好的横向稳定杆能使汽车具有良好的操纵性、平顺性和舒适性。首先,对横向稳定杆的组成、分类及其工作原理进行简要概述,对其不同工作状态下的情况进行介绍。其次,综述了该领域国内外学者对汽车悬架横向稳定杆的研究状况,从优化设计、疲劳寿命和主动控制方面进行分述,并简要叙述各控制方法的控制原理及其特点。最后,依据横向稳定杆的研究状况,对其发展趋势做出预测。

车辆抗侧滚刚度对轴箱内置地铁车辆动力学性能影响分析

为合理选择轴箱内置转向架车辆抗侧滚刚度,建立某地铁车辆动力学模型,分析一系、二系垂向刚度和抗侧滚扭杆刚度对车辆运行平稳性、扭曲线路通过和抗侧滚性能的影响。研究结果表明:一系垂向刚度和抗侧滚扭杆刚度对车体的平稳性指标影响较小,而二系垂向刚度对车体垂向振动的影响较为明显。一系、二系垂向刚度和抗侧滚扭杆刚度较大时,虽然车辆具有优秀的抗侧滚能力,但是不利于列车通过扭曲线路。因此车辆抗侧滚刚度取值既要满足轴箱内置转向架车辆抑制侧滚的需求,也要具备良好的适应线路扭曲的能力。

上海轨道交通01A02型列车拖车抗侧滚扭杆底座区域延寿改造

上海轨道交通1号线01A02型列车拖车是1992年设计生产的,目前已接近设计使用寿命。自2015年来多次发现该车型拖车车体裂纹,其中抗侧滚扭杆底座区域裂纹数量最多。为满足新造动车与原拖车同期报废需求,需对该车型拖车进行延寿改造。介绍了补强改造方案,并分2种工况校核了补强改造后的抗侧滚扭杆底座的疲劳强度。若要使原车体薄弱部位得到补强,延长使用寿命,且考虑到铝合金材质的焊接特性,必须在补强方案中尽量规避对铝合金材料的二次甚至三次焊接作业,所以采用铆接方式替代原焊接方式能够有效避免铝合金材料的强度因焊接施工而大幅下降。疲劳强度校核结果表明,通过预制件替代原抗侧滚扭杆底座,并通过铆接方式将预制件与车体进行连接,满足该车体区域内的强度要求。

城市轨道交通车辆抗侧滚扭杆座区域裂纹成因分析及修复方案

上海轨道交通1号线某原装进口车型的抗侧滚扭杆座区域裂纹频发,危及列车运营安全,探索裂纹成因并制定合理修复方案对保障运营安全具有重要价值。采用有限元模拟、理化分析等手段,从材料、设计、焊接质量等因素综合分析抗侧滚扭杆座的裂纹成因,并制定相应的修复方案。结果显示:抗侧滚扭杆座的关键焊缝均能满足静强度要求;车辆底板厚度为2.5 mm,不能满足设计要求;部分7020铝合金在服役二十多年后,出现材料屈服强度下降的现象;部分焊缝存在交叉,且焊接区域存在明显未熔合、微裂纹、孔洞、疏松等缺陷。设计不合理为产生焊缝裂纹的主因,焊接质量缺陷、材料强度下降也是导致7020铝合金开裂的重要因素。修复方案验证表明,该方案能够满足运营需求,可为延长车体服役寿命打下基础,为新车的车体设计提供借鉴。

基于Adams/Simulink的主动横向稳定杆联合仿真

利用ADAMS/CAR软件建立整车多体动力学模型,主动稳定杆左右两部分由转动副连接,并于转动副上添加作动器;在Matlab/Simulink环境中搭建主动稳定杆扭矩控制模型。将ADAMS编译成Matlab可识别的S-function,通过ADAMS与Matlab/Simulink的联合仿真,基于VPG技术,输出包含主动稳定杆的车辆载荷和主动稳定杆控制所需的扭矩信号。将仿真结果与实车信号进行对比分析,仿真结果能很好地与实车数据贴合,证明的此方法的可行性。主动稳定杆的扭矩请求、稳定杆本身及周边零部件载荷,可以用于稳定杆前期的强度、耐久性能设计和后续的试验验证。

横向稳定杆支架失效分析与改进

重型商用车通过增加横向稳定杆提升车辆抗侧倾能力,而横向稳定杆与车身的可靠连接能够保证车辆在复杂工况下仍能稳定行驶。文章基于某型自卸车在重载急转弯下坡的矿区工况下,稳定杆支架螺栓频繁出现断裂问题。通过对横向稳定杆支架螺栓断口进行失效分析,确定螺栓失效原因为稳定杆支架与稳定杆吊杆总成结合面处发生疲劳断裂。其次,结合转弯工况对车辆进行动力学分析,车辆发生侧倾时,横向稳定杆主要通过扭转或弯曲产生抗侧倾力,进一步分析出螺栓疲劳断裂是由于剪切力和扭转力综合作用导致。最后,对稳定杆支架结构进行优化,道路验证结果表明优化后的新结构疲劳寿命增加,可适用矿区等恶劣复杂工况。研究对重型商用车应对复杂工况,提升车辆稳定性具有一定的指导意义。

抗侧滚扭杆装置安装螺栓防松优化措施

抗侧滚扭杆装置广泛应用于城市轨道车辆中,其安装在车体与构架之间,有效提升了整车的抗侧滚性能。针对抗侧滚扭杆装置扭杆与构架连接螺栓松动问题,结合普查结果及现场安装过程,找到螺栓松动原因,并通过试验方法,优化防松措施,基本解决了此位置螺栓松动的问题。

空气弹簧对车辆曲线通过性能的影响

建立了考虑左右空气弹簧垂向耦合模型的车辆系统数学模型,由理想气体的状态方程得到空气弹簧的力学方程,分析了车辆通过曲线时车辆与空气弹簧的动态特性。仿真结果表明:由于高度阀的动作,车辆在驶出曲线后各空气弹簧的压力不一致,导致车体不能回到静平衡位置;车辆以正常速度通过曲线时,车辆曲线通过动力学性能变化不大;在车辆多次通过同一种曲线的较恶劣工况时,空气弹簧内气压变化范围是一定的;增加抗侧滚刚度能明显抑制车体侧滚,从而减小空气弹簧内气压的变化量;增大空气弹簧横向跨距,并选择合适的刚度和阻尼,能使车辆驶出曲线后各空气弹簧压力接近静平衡值。

车辆横摆与侧倾稳定性控制研究

为实现对车辆的侧倾控制,自主设计了主动横向稳定杆(Active Anti-Roll Bar,AARB)装置。针对车辆在侧倾中存在非线性、时变性的特点,采用滑模变结构控制理论建立了滑模控制器实现对理想侧倾角的跟踪,保证了车辆的侧倾稳定性。由于在采用AARB控制车辆侧倾时,存在车辆失稳的特点,文中提出采用电子稳定性程序(Electronic Stability Program,ESP)及设计模糊控制器对带有AARB车辆的失稳进行控制,并进行了仿真试验。仿真结果表明,该集成控制能有效控制车辆的侧翻与失稳,有效提高了车辆的横摆与侧倾稳定性。

基于滑模变结构理论的车辆主动横向稳定杆控制

为实现对车辆的侧倾控制,自主设计了主动横向稳定杆(AARB)装置。针对车辆在侧倾中存在的非线性、时变性特点,采用滑模变结构控制理论建立了滑模控制器从而实现对理想侧倾角的跟踪,并采用鱼钩与双移线转向工况进行了仿真试验。仿真结果表明,该主动横向稳定杆装置与传统被动横向稳定杆装置相比,能有效减小车辆的侧倾,同时具有良好反馈特性以,有利于驾驶员对车身姿态的判断,从而大大提高了车辆行驶的安全性与乘坐舒适性。

应用变刚度横向稳定杆的客车侧倾控制

针对空气悬架客车侧倾稳定性差的特点,建立了含横向稳定杆的车身侧倾数学模型,分析发现增加横向稳定杆角刚度能够有效减小车身侧倾,但同时会增加车身侧倾角振动。为解决这一问题提出了在空气悬架客车上应用变刚度横向稳定杆,并给出了前、后悬架变刚度横向稳定杆角刚度关系式。利用ADAMS/CAR软件建立某空气悬架客车刚柔混合整车动力学仿真模型,对模型进行了单移线和B级随机路面仿真分析,确定了变刚度横向稳定杆角刚度曲线。仿真结果表明,应用变刚度横向稳定杆,能够在几乎不影响侧倾角振动的前提下,有效控制车身侧倾。

基于主动横向稳定杆的汽车侧翻混杂控制研究

针对车辆在侧向加速度与路面不平干扰时,容易发生侧翻和影响乘坐舒适性的问题,本文中设计了一种主动横向稳定杆装置。为满足车辆在各行驶工况下的性能要求,提出了采用混杂控制方法对不同工况下的车辆进行控制。在紧急转向或不平路面工况时,为防止车辆侧翻和提高车辆的乘坐舒适性,分别利用线性二次型最优控制理论设计了控制器,并采用微粒群优化算法对控制器的权系数进行优化。在此基础上建立了整车控制模型,并通过台架试验验证所建模型的正确性。最后对采用主动横向稳定装置控制的车辆进行了一系列时域和频域仿真,结果表明,该方法能根据车辆不同的行驶工况有效避免车辆侧翻,且明显改善了车辆的乘坐舒适性。

汽车横向稳定杆的参数化分析及优化

对汽车横向稳定杆的几何尺寸进行参数化处理,采用莫尔积分法推导横向稳定杆的侧倾角刚度计算公式并初步校核强度,通过有限元仿真分析验证该方法的可行性;针对某SUV,以侧倾角刚度为优化目标,采用比例系数优化法对该车的横向稳定杆进行优化设计;然后在ADAMS/Car中建立整车动力学仿真模型,以转向盘角阶跃实验验证优化的效果,最后进行整车实验验证.仿真和实验结果表明,侧倾角刚度较大的横向稳定杆更有助于提高汽车的侧倾稳定性,这进一步验证了文中优化设计的可行性.

L型麦弗逊前悬架横向稳定杆对整车性能影响研究

在ADAMS/Car中应用铁木辛柯梁力学模型建立了某微型电动汽车前横向稳定杆的精确模型及其它各个子系统的动力学模型。运用对比分析的方法,将该车多体动力学模型与ADAMS/Car共享数据库中的整车模型进行试验对比,验证所建动力学模型的可行性和有效性。以该模型为研究基础,探究横向稳定杆对L型麦弗逊前悬架的定位参数及整车侧向特性、纵向特性的影响。