HXN5大功率机车转向架动力学性能研究

摘要

随着我国铁路运输向高速和重载方向发展，重载机车的运用条件日趋苛刻，在高速或重载运行条件下，机车的受力情况远比一般情况下复杂。机车运行过程中的故障率呈上升趋势，重载铁路运输中的问题日益突显，主要表现为机车的振动加剧，蛇行运动严重，甚至脱轨和线路变形等。因此研究机车运行过程中的动力学性能具有非常重要的意义。
　　本论文以HXN5型大功率内燃机车为研究对象，基于SIMPACK多体动力学分析软件，分别建立了导框式HXN5内燃机车与拉杆式HXN5内燃机车的非线性多体动力学模型，并通过试验数据对比验证了模型的准确性和有效性。根据两种类型内燃机车的多体动力学模型，对线性临界速度、非线性临界速度、直线运行性能、曲线运行性能（运行安全性和运行平稳性）等动力学性能指标进行了分析研究，并对两种类型转向架机车性能进行了比较。
　　由于轮轨关系涉及轨道车辆运行的稳定性和安全性，本文还分析了轮轨接触的重要参数（等效锥度和踏面型式）对机车运行性能的影响。此外，针对影响机车运行性能的导框纵向间隙、抗蛇形减振器的性能以及轴重平衡等关键参数进行了优化，并取得了较好效果。
　　本文的研究结果对评估HXN5型大功率内燃机车的动力学性能，机车的运用和优化改进机车设计具有重要的参考价值。

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第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 机车车辆动力学的研究和发展现状

1.3 论文结构

第二章 HXN5内燃机车及其转向架多体动力学模型

2.1 HXN5内燃机车多体动力学模型的建立

2.2 导框式HXN5内燃机车动力学模型验证

2.3 拉杆式HXN5内燃机车动力学模型验证

2.4本章小结

第三章 导框式转向架和拉杆式转向架动力学性能分析

3.1 线性和非线性临界速度

3.2 直线运行性能

3.3 曲线运行性能

3.4 本章小结

第四章 轮轨接触对机车运行性能的影响

4.1 等效锥度对运行性能的影响

4.2 踏面型式对运行性能的影响

4.3 本章小结

第五章 机车运行性能影响参数及优化

5.1 导框纵向间隙优化

5.2 抗蛇行减振器性能优化

5.3 轴重平衡优化

5.4 本章小结

第六章 研究工作总结

6.1 主要工作总结

6.2 对机车转向架的改进建议

参考文献

附录1 HXN5内燃机车典型非线性元件特性曲线

附录2 线路试验传感器布置图（导框定位式转向架）

附录3 线路试验传感器布置图（拉杆定位式转向架）

致谢

攻读学位期间的学术成果

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