過山車輪軌摩擦實驗臺設(shè)計及動態(tài)性能研究.pdf

1、過山車常見于游樂園和主題樂園中，深受廣大游客的喜愛。它的運動過程包含了許多物理學原理，在高速運行的過程中，失重、超重、離心等現(xiàn)象不斷出現(xiàn)，其運行過程中的運動學和動力學性能直接決定了其安全性。過山車的運行過程就是初始的重力勢能被輪軌摩擦和其他阻力不斷消耗的過程，所以輪軌系統(tǒng)摩擦的大小直接決定了過山車運行過程中的運動學和動力學性能?，F(xiàn)有的過山車運動學和動力學分析都是根據(jù)經(jīng)驗給定輪軌系統(tǒng)的摩擦系數(shù)，而實際的摩擦受到材料性質(zhì)、載荷、滑動速度、溫

2、度、表面粗糙度、表面膜等因素的影響，所以有必要就過山車輪軌系統(tǒng)摩擦特性進行實驗研究，以保證仿真的真實性，提高過山車的整體設(shè)計水平。
　　本文首先介紹了過山車輪軌系統(tǒng)摩擦系數(shù)測試實驗臺的設(shè)計過程，該實驗臺可更換安裝不同類型的輪組和軌道，分別測量在不同壓力和速度下過山車輪系中的輪組與軌道之間的摩擦系數(shù)，適用于不同類型的過山車，具有較強的實用性和通用性。其次，利用有限元分析軟件ANSYS及ANSYS Workbench對實驗臺中的關(guān)鍵零

3、部件建模、施加載荷及邊界條件，進行強度校核。然后，利用動力學仿真分析軟件ADAMS，結(jié)合三維實體設(shè)計軟件Pro/E和有限元分析軟件ANSYS建立實驗臺虛擬樣機的剛?cè)狁詈夏Ｐ停瑢嶒炁_的動態(tài)性能進行研究，保證實驗臺的性能。最后，通過列舉不同的數(shù)據(jù)對實驗臺虛擬樣機進行仿真測試分析，利用MATLAB軟件對仿真結(jié)果進行數(shù)據(jù)處理，得到摩擦系數(shù)關(guān)于壓力和速度的函數(shù)關(guān)系式，驗證了實驗臺的可行性。本研究工作證明了所設(shè)計實驗臺的可行性，其結(jié)構(gòu)強度滿足要求