轨道车辆撞击试验台气动弹射装置的设计研究

摘要

为了系统的研究我国轨道车辆的被动安全性能，并制定适合国情的轨道车辆被动安全标准，车辆耐撞性的实车撞击试验研究具有重大意义。轨道车辆撞击试验台是进行实车撞击试验的关键设备，中南大学拟建国内首个用于轨道客车的撞击试验台，撞击试验台的核心技术之一是如何驱动试验车辆。论文立足工程实际，在对比分析各种驱动方式后确定采用气动弹射方式驱动试验车辆，并对气动弹射装置进行了设计研究，主要包括以下内容:
　　首先，根据国外轨道车辆被动安全标准、目前的实车撞击试验需求及建设场地大小确定了气动弹射装置的关键技术参数。在满足关键技术参数的基础上，对气动弹射装置进行了结构设计并分析了装置的工作过程。
　　其次，根据气动弹射装置的工作过程建立了弹射过程的数学模型;基于此模型对气动弹射装置的气缸组成进行了结构尺寸设计;并在考虑各气缸安装工艺的基础上，对气动弹射装置的安装支架进行了设计和校核。
　　然后，对脱钩机构进行了结构设计，对其工作过程进行了运动学和动力学分析;基于分析结果对脱钩机构提出了改进措施，并按脱钩机构的最大承受载荷对其进行了强度校核。结果表明:脱钩机构的锁定过程安全可靠，脱开动作迅速准确。
　　最后，对整个气动弹射过程进行了运动学、动力学仿真。得到了弹射过程中运动部件的位移、速度及加速度变化规律和接触部件间的接触力变化规律。各参数的变化规律显示:驱动车和试验车辆整体运行平稳，弹射末速度满足装置的技术要求。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 驱动方式概述

1．2．1 驱动方式的应用概述

1．2．2 实车撞击试验台气动弹射方式的确定

1．3 本文主要研究内容

2 气动弹射装置总体方案设计

2．1 气动弹射装置技术参数的确定

2．1．1 与车辆被动安全相关的标准文件

2．1．2 气动弹射装置的技术参数

2．2 气动弹射装置的总体方案

2．2．1 实车撞击试验台的设计方案

2．2．2 气动弹射装置的设计方案

2．3 本章小结

3 气缸组成和安装支架设计

3．1 气动弹射过程数学模型的建立

3．1．1 基本假设

3．1．2 压缩气体膨胀过程的热力分析

3．1．3 气动弹射过程的数学模型

3．2 气缸的设计

3．2．1 气缸内径和长度的确定

3．2．2 气缸壁厚的计算

3．3 安装支架的设计

3．3．1 安装支架的结构设计

3．3．2 安装支架的强度分析

3．4 本章小结

4 脱钩机构设计

4．1 脱钩机构的结构设计

4．2 脱钩机构的仿真分析

4．2．1 仿真模型的建立

4．2．2 仿真分析的设置

4．2．3 仿真结果的分析

4．3 脱钩机构的强度分析

4．4 本章小结

5 气动弹射过程仿真分析

5．1 气动弹射过程仿真模型的建立

5．1．1 几何模型的建立

5．1．2 约束和驱动的定义

5．1．3 接触力的设置

5．1．4 气动弹射力的施加

5．2 气动弹射过程的仿真示例

5．2．1 仿真控制参数的设置

5．2．2 计算参数的取定

5．2．3 仿真结果的分析

5．3 气动弹射装置弹射性能分析

5．3．1 不同试验车辆质量下的弹射性能

5．3．2 不同气体初始状态下的弹射性能

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢