时速140km新型中低速磁浮列车走行机构研究分析

摘要

本文对时速140km新型中低速磁浮列车的走行机构进行研究，分别从四个不同角度出发，介绍了走行机构的特征:从机械结构的角度对比分析了悬浮架结构的优越性;介绍了走行机构过曲线的受力和约束情况，从几何角度分析了走行机构过曲线时的运动学关系;建立了悬浮架的有限元模型，从静力学的角度分析了悬浮架结构的可靠性;建立了磁浮列车的动力学模型，从动力学的角度分析了车辆的动力学性能。得出以下结论:
　　1.新型中低速磁浮列车走行机构和传统轮轨模式车辆转向架有较大的不同，包含悬浮架模块、悬浮控制系统、牵引系统、制动系统和支撑系统等五大系统，和HSST型中低速磁浮车辆的走行机构进行对比，结构上采用了大空气弹簧中置、长直线电机、单抗侧滚梁中置、中间滑台线性轴承、各模块独立和取消迫导机构这六个不同点，体现了新型中低速磁浮在走行机构上的特点。
　　2.根据几何理论分析，新型中低速磁浮的电磁铁模块在过曲线时，它平衡通过任何半径曲线的位置是确定的;车体相对于悬浮模块的横向位移，即中间滑台的最大滑动量要达到±78.3mm;为了使车辆在过曲线时不发生干涉，两模块的间隙必须大于80mm;车钩宜采用500mm长度，以留出足够的裕量;左右模块的最大错位量会达到106mm。
　　3.根据静强度分析，悬浮架各个零件的强度能满足使用要求，较大应力出现在应力集中处，如托臂与纵梁连接处、托臂加强筋、外侧极板中部制动夹钳孔处，垂向滑橇支撑座弯角处;最大的应力为142MPa;悬浮架的总体变形都很小，最大只有0.33mm;由于电磁铁的极板高度由以前的118mm增加为132mm，有效减小了内外侧极板的变形量，大约只有0.3mm。
　　4.根据动力学分析，空气弹簧的阻尼值和牵引杆的连接刚度对车辆运行的平稳性影响较大，合适的取值可以使车辆的平稳性指标达到优秀;设计的磁浮列车可满足最大速度140km/h运行，且能够满载以30km/h速度通过有超高的R50m曲线，表现出较好的动力学性能，满足其设计要求。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景

1．2 国内外磁浮车辆的发展现状

1．2．1 国外磁浮车辆的发展现状

1．2．2 国内磁浮车辆的发展现状

1．3 国内外磁浮车辆的研究现状

1．3．1 国内外磁浮车辆悬浮控制研究现状

1．3．2 国内外磁浮车辆车轨耦合振动研究现状

1．4 本文的主要工作及贡献

1．4．1 论文的主要工作

1．4．2 论文的主要贡献

第二章 新型中低速磁浮走行结构及特点

2．1 中低速磁浮交通车辆技术特点

2．2 时速140km中低速磁浮列车简介

2．3 走行机构说明

2．3．1 悬浮架模块

2．3．2 悬浮控制系统

2．3．3 牵引系统

2．3．4 制动系统

2．3．5 支撑系统

2．4 走行机构结构特点

2．4．1 空气弹簧中置

2．4．2 长直线电机

2．4．3 单抗侧滚梁

2．4．5 线性轴承和各模块解耦

2．4．6 小结

2．5 本章小结

第三章 车辆几何曲线通过分析

3．1 走行机构过曲线受力分析

3．1．1 走行机构和车体连接及几何约束

3．1．2 模块在曲线上的受力分析

3．2 车体相对于悬浮模块的横向位移

3．3 曲线通过干涉验证

3．3．1 模块干涉验证

3．3．2 车体干涉验证

3．4 曲线通过时左右模块的错位关系

3．4．1 抗侧滚梁结构实现

3．4．2 左右模块曲线通过形态

3．5 本章小结

第四章 新型中低速磁浮悬浮架强度分析

4．1 悬浮架三维实体建模

4．1．1 CATIA三维建模方法

4．1．2 建立悬浮架三维模型

4．1．3 悬浮架结构的简化

4．2 受力及工况分析

4．2．1 悬浮架垂向载荷

4．2．2 悬浮架纵向载荷

4．2．3 空气弹簧载荷分析

4．2．4 悬浮架工况分析

4．2．5 材料机械性能

4．2．6 需重点关注结构

4．3 有限元计算分析

4．3．1 有限元软件HyperMesh和ANSYS的介绍

4．3．2 悬浮架模型离散

4．3．3 约束边界条件

4．3．4 工况仿真计算

4．3．5 悬浮架模态分析

4．4 本章小结

第五章 新型中低速磁浮动力学建模与分析

5．1 运动学关系分析

5．2 动力学建模

5．3 部分主要结构参数优化

5．3．1 空气弹簧阻尼值优化

5．3．2 牵引杆刚度优化

5．4 直线工况动力学性能

5．4．1 车体振动加速度

5．4．2 车辆平稳性

5．4．3 空气弹簧横向位移

5．5 曲线工况动力学性能

5．5．1 车体侧滚情况

5．5．2 空气弹簧水平位移

5．5．3 各滑台相对车体位移

5．5．4 模块横移量

5．5．5 模块间纵向间隙

5．6 本章小结

总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目