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双轴转向架单轨走行轮胎偏磨损分析及影响因素研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 选题背景

1.2 走行轮胎偏磨损研究现状

1.2.1 磨损微观机理

1.2.2 汽车轮胎磨损计算方法

1.2.3 汽车轮胎偏磨损机理

1.3 主要研究内容

第二章 单轨走行轮胎偏磨损关键模型研究

2.1 走行轮胎有限元模型研究

2.1.1 走行轮胎结构

2.1.2 走行轮胎材料特性

2.1.3 走行轮胎二维有限元模型

2.1.4 走行轮胎三维有限元模型

2.1.5 PC轨道梁有限元模型建立

2.1.6 走行轮胎有限元模型有效性分析

2.2 走行轮胎偏磨损模型研究

2.3 走行轮胎模型研究

2.3.1 魔术公式轮胎模型

2.3.2 走行轮胎魔术公式参数辨识

2.4 走行轮胎偏磨损计算模式

2.5 本章小结

第三章 不同工况单轨走行轮胎偏磨损分析

3.1 走行轮胎充气与轮轨静态接触分析

3.1.1 走行轮胎充气分析

3.1.2 轮轨静态接触分析

3.2 走行轮胎自由滚动分析

3.2.1 走行轮胎滚动模拟

3.2.2 走行轮胎自由滚动结果分析

3.3 纵滑工况偏磨损分析

3.3.1 纵滑工况的模拟

3.3.2 纵滑工况偏磨损分析

3.4 侧偏工况偏磨损分析

3.4.1 侧偏工况的模拟

3.4.2 侧偏工况偏磨损分析

3.5 侧倾工况偏磨损分析

3.5.1 侧倾工况的模拟

3.5.2 侧倾工况偏磨损分析

3.6 复合工况走行轮胎偏磨损分析

3.6.1 工况参数的获取

3.6.2 复合工况偏磨损分析

3.7 本章小结

第四章 走行轮胎偏磨损影响因素及其规律研究

4.1 转向架几何参数对走行轮胎偏磨损的影响规律研究

4.1.1 转向架几何参数研究方法

4.1.2 转向架前后轴轴距影响规律

4.1.3 导向轮中心距转向架中心水平距离影响规律

4.1.4 导向轮中心距离轨面高度影响规律

4.1.5 稳定轮中心距离轨面高度影响规律

4.2 车辆悬挂参数对走行轮胎偏磨损的影响规律研究

4.2.1 车辆悬挂参数研究方法

4.2.2 空气弹簧刚度影响规律

4.2.3 导向轮垂向刚度影响规律

4.3 轨道梁参数对走行轮胎偏磨损的影响规律研究

4.3.1 凹凸型式走行面的建立和研究方法

4.3.2 走行面型式和高度影响规律

4.3.3 弯道半径影响规律

4.4 车辆过弯速度对走行轮胎偏磨损的影响规律研究

4.5 走行轮胎偏磨损影响因素灵敏度分析

4.5.1 灵敏度分析方法

4.5.2 灵敏度分析结果

4.6 本章小结

第五章 基于降低走行轮胎偏磨损的车轨参数优化

5.1 基于降低走行轮胎偏磨损的单轨车辆参数优化

5.1.1 设计变量的选择

5.1.2 目标函数的确定

5.1.3 约束条件的确定

5.1.4 单轨车辆参数优化模型的建立

5.1.2 单轨车辆参数优化结果

5.2 基于降低走行轮胎偏磨损的轨道梁参数优化

5.2.1 设计变量与工况参数关系的建立

5.2.2 轨道梁参数优化模型的建立

5.2.3 走行面凹凸高度优化结果分析

5.3 本章小结

6.1 结论

6.2 工作展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

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摘要

重庆跨座式单轨运营实践发现,走行轮胎偏磨损现象较严重。针对此问题,本文以摩擦功和摩擦功偏度值作为磨损和偏磨损评价指标,利用数值方法对走行轮胎偏磨损、偏磨损影响因素、偏磨损影响规律进行了研究,并进行了基于降低走行轮胎偏磨损的车轨参数优化。
  (1)采用ABAQUS建立了走行轮胎有限元模型,并验证了其有效性;以摩擦功总和及摩擦功偏度值作为磨损和偏磨损评价指标,建立了偏磨损模型;采用ADAMS的Tire Data Fitting Tool模块和遗传算法相结合的方法进行魔术公式参数辨识,建立了走行轮胎模型;采用modeFRONTIER为研究提供了快捷计算模式。
  (2)分析了走行轮胎各工况下的轮胎偏磨损状况,进行了工况参数与偏磨损关系的研究。研究得到滑移率会加重走行轮胎磨损,侧偏角、侧偏角会加重走行轮胎磨损和偏磨损,弯道复合工况下走行轮胎偏磨损严重的结论。
  (3)提出了车辆参数、轨道梁参数、车辆过弯速度为走行轮胎偏磨损影响因素,分析了它们与磨损、偏磨损的关系,得到了稳定轮中心距离轨面高度、空气弹簧刚度、导向轮垂向刚度、弯道半径为负相关影响因素,转向架前后轴轴距、导向轮中心距离轨面高度、过弯速度为正相关影响因素,导向轮中心距转向架中心水平距离存在最佳值使偏磨损最小,左凹右凸的凹凸混合型走行面使偏磨损最小的结论。
  (4)对偏磨损影响因素进行了灵敏度分析,得到了导向轮中心距转向架中心水平距离和导向轮中心距离轨面高度对磨损、偏磨损影响最大,稳定轮中心距离轨面高度、导向轮垂向刚度、过弯速度次之,凹凸面高度对磨损较小而对偏磨损影响大,弯道对磨损影响较小而对偏磨损影响大的结论。
  (5)进行了基于降低走行轮胎偏磨损的车轨参数优化,得到了单轨车辆参数的优化可极大地改善走行轮胎磨损、偏磨损,凹凸面高度的优化可进一步改善其磨损、偏磨损的结论。

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