高速動車驅(qū)動系統(tǒng)動力學(xué)及輪軌粘滑振動研究.pdf

1、驅(qū)動系統(tǒng)作為高速動車組簧下單元的重要組成部分，包含電機、齒輪箱等重要單元，各單元之間多采用彈性聯(lián)接。在以往的車輛系統(tǒng)動力學(xué)研究中，多采用恒定速度，并未重視驅(qū)動系統(tǒng)的影響。事實上，由于車輛系統(tǒng)最基本的關(guān)系——輪軌關(guān)系的非線性，這體現(xiàn)在輪軌接觸幾何的非線性和輪軌力的非線性，車輛系統(tǒng)是一個復(fù)雜的非線性系統(tǒng)。驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)的眾多彈性元件也會對整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成影響。以往關(guān)于驅(qū)動系統(tǒng)的研究手段主要基于仿真和驅(qū)動系統(tǒng)的簡化模型，并沒有將驅(qū)動系統(tǒng)和車輛

2、系統(tǒng)統(tǒng)一起來。
　　作為車輛系統(tǒng)動力學(xué)的基礎(chǔ)理論——輪軌接觸理論已經(jīng)大量應(yīng)用于各種科研和工程實踐，但對于大蠕滑工況下，蠕滑力隨蠕滑率的增大而減小的現(xiàn)象，現(xiàn)有的輪軌接觸理論并沒有給出很好的解釋，本文嘗試在現(xiàn)有理論的基礎(chǔ)上對簡化理論程序FASTSIM進(jìn)行修改，使之適用于大蠕滑工況下輪軌力的計算。
　　輪軌間的粘滑振動對于車輛工程領(lǐng)域具有重要的影響，例如鋼軌的波磨，車輪的磨耗，以及車輛過小半徑曲線時產(chǎn)生的尖嘯聲。那么輪軌間的粘滑振

3、動到底是怎么產(chǎn)生的，和哪些因素有關(guān)，如何合理優(yōu)化設(shè)計參數(shù)來抑制輪軌間的粘滑振動，本文嘗試從驅(qū)動系統(tǒng)——車輛系統(tǒng)耦合動力學(xué)的角度進(jìn)行研究，并給出參數(shù)優(yōu)化匹配的結(jié)果。
　　本文主要工作有:
　　(1)介紹幾種理論對Kalker簡化理論計算程序FASTSIM進(jìn)行修改，使之適用于大蠕滑工況下輪軌力的計算與仿真。
　　(2)建立詳細(xì)的驅(qū)動系統(tǒng)動力學(xué)模型，對輪軌接觸的非線性因素——蠕滑率、粘著系數(shù)進(jìn)行線性化之后，得到系統(tǒng)的線性化模

4、型，分析線性化模型的特征值，初步判斷各參數(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。
　　(3)建立包含非線性的輪軌接觸關(guān)系、非線性輪軌力的輪對、單構(gòu)架16個自由度以及驅(qū)動系統(tǒng)8個自由度公24個自由度的耦合動力學(xué)模型，并將其MATLAB中的仿真結(jié)果與SIMPACK中所建模型的仿真結(jié)果進(jìn)行對比，驗證了上述動力學(xué)模型的正確性。
　　(4)利用上述模型分析了恒轉(zhuǎn)矩牽引和恒功率牽引兩種工況下驅(qū)動系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)對輪軌粘滑振動的影響，并發(fā)現(xiàn)了驅(qū)動系統(tǒng)與輪對縱