悬挂式单轨车辆动力学仿真及轮胎非线性研究

摘要

随着城市化进程的不断加速，交通拥堵成为了困扰大众的一个重要问题。地铁的出现在一定程度上缓解了地面的交通拥堵，然而地铁工期较长，造价高昂，人们纷纷寻找新型、经济的交通方式，作为其中的代表，悬挂式单轨以其独特的魅力在国外备受好评，为适应城市化进程，改善交通等方面做出了很多的贡献。德国H-BAHN悬挂式单轨作为其中的代表，相对于其他单轨车辆具有车体轻巧，自动化强，平稳舒适等特点，受到我国的关注。
　　目前，单轨车辆在我国仍处于消化、吸收状态，国内尚无完整的规范和国标，本文通过调研国外的文献和专利，并结合收集到的德国单轨车辆图片资料，构建了转向架的结构模型，并以此进行分析和仿真，为其进一步研究和开发做好先头工作。
　　本文的主要工作有:
　　1、利用有限的资料和文献，采用solidworks软件构建了转向架仿真结构模型。
　　2、利用简单的力学模型对车辆复杂的结构进行简化，构建出车辆结构简图，并以此为基础建立方程进行计算。较专业软件仿真，更能方便在现场工作过程快速高效的对车辆各部件性能进行检测与校核。
　　3、在静力学计算上，由于力学方程为超越方程，无法通过常规解法进行计算，本文巧妙利用牛顿迭代法，选取适当的初始值对方程进行迭代运算，得出各部件在过弯道时的状态，分析各部件的性能。
　　4、动力学分析上，通过分析各部件在轨道梁振动激励下的动力变化情况建立动力学方程，并将其在MATLAB/SIMULINK模块空间中表达出来，并采用龙格库塔方法对其进行仿真。在动力学分析中主要得到轮轨受力变化情况和车厢的振动情况。
　　5、利用结构力学中“拉压逆解法”原理和早期轮胎环模型思想，建立了轮胎非线性数学模型，便于在以后的分析中对车辆动力学仿真模型的优化和补充。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文选题背景

1．2 悬挂式单轨交通系统

1．2．1 单轨交通系统简介

1．2．2 悬挂式交通系统的性能特点

1．3 国内外悬挂式单轨交通发展状况

1．3．1 国外发展现状

1．3．2 国内发展现状

1．4 本文研究的主要内容

第2章 单轨转向架设计及静力学分析

2．1 德国H-BAHN单轨车辆与日本车辆对比

2．2 转向架结构模型的构建及相关元器件作用

2．3 数学模型

2．3．1 模型的稳态分析

2．3．2 非线性Newton迭代解超越方程组

2．4 本章小结

第3章 基于MATLAB／SIMULINK的悬挂式单轨车辆动力学仿真

3．1 MATLAB／SIMULINK模块简介

3．1．1 起源及现状

3．1．2 仿真算法

3．1．3 模块功能简介

3．2 悬挂式单轨车辆动力学仿真

3．2．1 轨道梁振动的高斯白噪声模拟

3．2．2 车辆动力学模型的构建

3．2．3 各弹性元件的压缩行程

3．2．4 半车动力学方程的建立与仿真

本章小结

第4章 悬挂式单轨轮胎非线性数学模型

4．1 轮胎材料和结构设计

4-2 数据的检验与校核

4-3 轮胎非线性与线弹性压缩数据对比

本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

附录

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