160km/h市域车辆内轴箱非动力转向架设计及动力学性能研究

摘要

目前推进新型城镇化建设、促进城市群和都市圈的发展已经成为我国的一个重要发展战略。为了建设一个强大的城市交通运输网络来促进新型城镇化的发展，2017年7月，我国发布了《关于促进市域(郊)铁路发展的指导意见》，要求做好市域(郊)铁路发展整体规划和优化完善市域(郊)铁路网络[1,2]。市域铁路的发展离不开与之匹配的市域车辆的研究，而转向架作为市域车辆的走行部，对市域车辆的运行稳定性和安全性具有决定性的影响。　　由于我国市域铁路起步比较晚，目前应用于我国市域铁路的转向架主要是从CRH2动车组转向架改进而来的CRH6动车组转向架。为了促进我国市域铁路的发展，本文结合市域铁路的特点和内轴箱转向架的优点，对适用于160km/h市域车辆的内轴箱非动力转向架进行方案设计和动力学性能研究。具体研究内容如下：　　1.研究国内外的市域车辆非动力转向架和内轴箱转向架的结构特点，确定了160km/h市域车辆内轴箱非动力转向架的设计方案，对转向架的轮对、构架、轴箱、交叉支撑装置、一系悬挂装置、二系悬挂装置、基础制动装置等部件进行结构设计和参数研究，得到转向架整体设计模型；　　2.根据车辆系统动力学模型化的原则，建立了配装内轴箱非动力转向架市域车辆的动力学模型；建立车辆系统的二维力学模型，对车辆系统进行受力分析和运动分析，从而建立车体、构架、轮对的垂向和横向运动方程；　　3.在车辆系统动力学模型原始参数的基础上，根据单一变量法的原则，通过研究悬挂参数对评定指标的影响，逐一优化车辆模型的两系悬挂参数，得到一组适用于160km/h市域车辆内轴箱非动力转向架的悬挂参数；　　4.利用优化以后的悬挂参数对市域车辆的运行平稳性、曲线通过性和运行稳定性进行评估，结果证明配备内轴箱非动力转向架的市域车辆具有良好的动力学性能。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 论文选题背景

1.2 国内外市域车辆非动力转向架发展现状

1.2.1 国外市域车辆非动力转向架发展现状

1.2.2 国内市域车辆非动力转向架发展现状

1.3 国内外内轴箱转向架发展现状

1.3.1 Flexx Eco系列转向架

1.3.2 SF 7000转向架

1.3.3 BM3000-LIM转向架

1.3.4 波士顿地铁转向架

1.3.5 SF 30转向架

1.3.6 SF 40转向架

1.3.7 Syntegra 转向架

1.3.8 SF 2100 IB转向架

1.3.9 LEILA转向架

1.4 本文主要研究内容

第2章 160km/h 市域车辆内轴箱非动力转向架方案研究

2.1 转向架主要技术参数

2.2 转向架结构设计研究

2.2.1 轮对装置

2.2.2 轴箱和一系悬挂装置

2.2.3 基础制动装置

2.2.4 二系悬挂装置和牵引装置

2.2.5 交叉支撑装置

2.2.6 构架

2.3 本章小结

第3章 车辆系统动力学模型和运动方程分析

3.1 车辆系统动力学模型的建立

3.2 车辆系统运动方程分析

3.2.1 车体运动方程分析

3.2.2 构架运动方程分析

3.2.3 轮对运动方程分析

3.3 本章小结

第4章 转向架主要悬挂参数优化

4.1 动力学性能评定指标介绍

4.1.1 平稳性指标

4.1.2 脱轨系数

4.1.3 轮重减载率

4.1.4 轮轨横向力

4.1.5 轮轴横向力

4.1.6 倾覆系数

4.2 主要悬挂参数的优化

4.2.1 钢弹簧垂向刚度的优化

4.2.2 一系垂向液压减振器阻尼的优化

4.2.3 转臂纵向定位刚度的优化

4.2.4 转臂横向定位刚度的优化

4.2.5 交叉支撑刚度的优化

4.2.6 抗侧滚扭杆刚度的优化

4.2.7 抗蛇行液压减振器阻尼的优化

4.2.8 二系横向液压减振器阻尼的优化

4.2.9 二系垂向液压减振器阻尼的优化

4.2.10 空气弹簧水平刚度的优化

4.3 本章小结

第5章 基于优化参数的车辆动力学性能评估

5.1 运行平稳性分析

5.2 曲线通过性分析

5.3 运行稳定性分析

5.4 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专利及科研工作

附录