地铁门系统综合试验台的结构设计、分析和优化

摘要

地铁门系统作为城轨车辆关键部件，其性能的好坏直接决定着列车的运营。为了保证设计的门系统性能能够满足要求，需要对其进行性能检测试验。而目前国内外在门系统性能检测试验方面，仅能进行单向单点和单向多点加载，还无法进行双向加载和倾斜模拟。本论文为了填补这一空白，结合地铁门系统的特点和性能检测要求，从经济性、可行性角度出发，设计出一台能够进行双向加载和倾斜模拟等多项性能检测的地铁门系统综合试验台。
　　本论文首先根据试验台架的设计指标和功能要求，提出了试验台架倾斜模拟机构、加载机构、驱动和控制系统的技术方案，并重点研究了倾斜模拟机构的设计。结合并联机构的原理，提出了四种倾斜模拟机构的搭建方案，讨论并分析了这四种机构的机械特性和运动特性，最终确定了机构的设计方案，并对机构进行了必要的运动学分析。
　　其次，根据试验台架的整体方案，运用 CATIA软件进行三维设计，完成了试验台架倾斜模拟机构、双向加载机构、关门阻力加载机构的三维设计。为了能够实现双向加载，提出了可变形门框的设计方案，并进行了三维设计。为了使整个机械系统安全可靠，对于试验台架中比较关键的零部件进行了选型和理论静强度分析。
　　最后，运用ANSYS和HyperMesh有限元分析软件，对试验台架的关键零部件进行了有限元静强度分析，强度分析结果满足要求，验证了设计方案的可行性。对双向协调加载连接装置进行了尺寸和拓扑优化设计，优化后的设计在满足强度要求的同时质量明显减轻，达到了轻量化设计的目的。

目录

声明

注释表

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

第二章 综合试验台结构总体设计

2.1试验台的整体研发思想

2.2站台倾斜模拟结构方案设计

2.3加载机构方案设计

2.4驱动方案设计

2.5控制系统方案设计

2.6本章小结

第三章 综合试验台机械结构设计

3.1 引言

3.2 站台倾斜模拟机构设计

3.3 加载机构设计

3.4 可变形门框设计

3.5 本章小结

第四章 试验台关键零部件有限元分析

4.1 有限元法[36-39]介绍

4.2有限元分析软件介绍

4.3运动平台及双向加载机构强度分析

4.4双向协调加载连接装置强度分析

4.5关门阻力加载机构强度分析

4.6固定平台强度分析

4.7 本章小结

第五章 关键零件结构优化设计

5.1结构优化概述

5.2 OptiStruct结构优化设计

5.3 尺寸优化设计

5.4 拓扑优化设计

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

在读期间的研究成果及发表的学术论文