【正文】 車(chē)輛過(guò)道岔和曲線(xiàn)運(yùn)行時(shí)，側(cè)向力、離心力和車(chē)體重心偏移導(dǎo)致車(chē)體側(cè)滾時(shí)，扭桿產(chǎn)生反力矩，將車(chē)輛限制在包絡(luò)線(xiàn)之內(nèi) [2]。抗側(cè)滾扭桿彈簧是一種利用金屬?gòu)椥詶U在受扭矩作用時(shí)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形而提供抗扭轉(zhuǎn)反力矩起作用的彈簧，綜合起來(lái)講扭桿彈簧具有如下主要特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)靈活，其性能可調(diào)范圍大；彈性桿的扭轉(zhuǎn)角（扭轉(zhuǎn)變形）與所受扭矩成線(xiàn)性關(guān)系,故扭桿彈簧一般為線(xiàn)性彈簧；扭桿在承受高頻率振動(dòng)載荷時(shí),不會(huì)像螺旋彈簧那樣產(chǎn)生顫振；扭桿彈簧的工藝較簡(jiǎn)單,且易于控制；扭桿彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)確性高；開(kāi)發(fā)周期較短。 it is generally linear spring torsion bar spring with a linear relationship between torque and twist angle (torsion)； Torsion bar withstands high frequency vibration loads, which do not like the coil spring as an elastic rod chatter generated torsion angle (torsion) .Bogie antiroll torsion bar is necessary device. This article will introduce antiroll torsion bar structure and function of the device, establish the antiroll torsion bar device mechanical model, analyze and calculate the coefficient of the device for overturning, flexibility coefficients and other performance parameters. At the same time, this article will use the simpack to build model trains, to change the antiroll torsion bar parameters to calculate the vehicle derailment coefficient, linear stability and the smooth curves of other data, to study the antiroll torsion bar device on vehicle dynamic performance Effects.Key words: Antiroll torsion bar Dynamic performance Air spring Bogie Simpack目 錄第一章 緒論 ..............................................................1 課題研究背景...........................................................1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r.........................................................1 抗側(cè)滾扭桿的結(jié)構(gòu)、原理與功能...........................................3 本課題有關(guān)內(nèi)容.........................................................4第二章 動(dòng)力學(xué)理論及軟件介紹 ..............................................5 車(chē)輛動(dòng)力學(xué)仿真的目的、原理和方法.......................................5 SIMPACK 軟件介紹 .......................................................5 車(chē)輛動(dòng)力學(xué)指標(biāo).........................................................7第三章 模型制作過(guò)程 .....................................................10 車(chē)輛和線(xiàn)路的一些動(dòng)力學(xué)性能特點(diǎn)........................................10 模型的建立............................................................11 輪對(duì)的建立..........................................................11 車(chē)輛參數(shù)..............................................................20第四章 數(shù)據(jù)分析 .........................................................23 臨界速度..............................................................23 平穩(wěn)性分析............................................................24 曲線(xiàn)運(yùn)行性能分析......................................................27第五章 結(jié)論 ..............................................................37謝 辭 ...................................................................38參考文獻(xiàn) .................................................................39第一章 緒論 課題研究背景當(dāng)車(chē)輛通過(guò)曲線(xiàn)時(shí)，抗側(cè)滾扭桿裝置限制了車(chē)體的側(cè)滾角速度和側(cè)滾角位移，抗側(cè)滾扭桿減少構(gòu)架和車(chē)體之間的滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，并且允許限制車(chē)體的滾動(dòng)運(yùn)動(dòng) [12]，提高了車(chē)輛運(yùn)行平穩(wěn)性，并且對(duì)車(chē)體的橫擺、點(diǎn)頭、搖頭及沉浮等振動(dòng)不產(chǎn)生影響。扭桿具有如下特點(diǎn)和作用：(1)扭桿可有效減緩車(chē)輛運(yùn)行時(shí)車(chē)體受到軌道不平順和其他外界激擾而產(chǎn)生的側(cè)滾運(yùn)動(dòng)；(2)車(chē)輛曲線(xiàn)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)側(cè)向力、離心力和載荷偏移等因素導(dǎo)致車(chē)體偏斜時(shí)，扭桿將產(chǎn)生反力矩，將車(chē)輛限制在允許的動(dòng)態(tài)包絡(luò)線(xiàn)內(nèi)；(3)扭桿不會(huì)影響二系懸掛裝置的垂向和橫向剛度特性，從而不會(huì)影響車(chē)輛正常的乘坐舒適度 [9]。另外，北京分局于 1997 年 3 月配屬的快速客車(chē)為 209HS型轉(zhuǎn)向架，其抗側(cè)滾扭桿裝置中扭桿采用 A3 鋼材料的無(wú)縫鋼管，并在兩端焊有軸頭、轉(zhuǎn)臂、套管等，扭桿兩端的支承座采用自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承。扭桿的可靠性對(duì)車(chē)輛的運(yùn)行品質(zhì)和安全性具有重要影響，其強(qiáng)度評(píng)價(jià)是至關(guān)重要的目前國(guó)內(nèi)主要通過(guò)理論上的數(shù)學(xué)計(jì)算和傳統(tǒng)的試驗(yàn)驗(yàn)證來(lái)分析扭桿的剛度和強(qiáng)度，而計(jì)算機(jī)模擬還只在探索當(dāng)中 [7]。傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向架主要采用傾覆系數(shù)來(lái)分析，由于此種轉(zhuǎn)向架幾乎均采用鋼圓彈簧懸掛，垂向剛度相對(duì)較大，車(chē)輛的傾覆系數(shù)分析和試驗(yàn)均能滿(mǎn)足要求。連桿與固定在車(chē)體上的連接座相連。車(chē)輛過(guò)道岔和曲線(xiàn)運(yùn)行時(shí)，側(cè)向力、離心力和車(chē)體重心偏移導(dǎo)致車(chē)體側(cè)滾時(shí)，扭桿產(chǎn)生反力矩，將車(chē)輛限制在包絡(luò)線(xiàn)之內(nèi)。并根據(jù)《大連交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作手冊(cè)》相關(guān)規(guī)定和要求撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。（二）車(chē)輛動(dòng)力學(xué)仿真的原理與方法（1）建立實(shí)際車(chē)輛的力學(xué)模型，抓住主要矛盾，略去某些不重要的枝節(jié)，模型中應(yīng)該包括關(guān)鍵細(xì)節(jié)，如車(chē)輛結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，懸掛、阻尼的安裝方式和性能，軌道的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和參數(shù)，為了保證仿真結(jié)果正確，建立模型時(shí)必須周密細(xì)致 [11]。1996 年，德國(guó)鐵路行業(yè)的專(zhuān)家 Lutz Mauer 博士加入了 INTEC 公司，并且得到了西門(mén)子公司的支持。(2)試驗(yàn)與驗(yàn)證：軌面激勵(lì)；輪／軌接觸力；仿真試驗(yàn)臺(tái)。SIMPACK 軟件可以用來(lái)仿真任何虛擬的機(jī)械/ 機(jī)電系統(tǒng)，從僅僅只有幾個(gè)自由度的簡(jiǎn)單系統(tǒng)到諸如一個(gè)龐大的火車(chē)。經(jīng)驗(yàn)公式為 （22）()awFff??公式中 —振動(dòng)頻率（Hz） ； f—加速度(cm/s2)。3)輪重減載率 （27）12()/P?? （28） ?? （29） 1 （210）2P??— 左右側(cè)車(chē)輪的平均輪重 P—輪重的減載量?目前我國(guó)采用的輪重減載率安全指標(biāo)； 危險(xiǎn)限度 （211）P?? 允許限度 （212）在 SIMPACK 軟件中，利用 001shifty 和 062 就可以輸出輪重減載率的曲線(xiàn)。3)游間和止擋當(dāng)車(chē)輛兩部件之間存在游間時(shí)，兩部件可以自由相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其約束剛度為零，當(dāng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)量超過(guò)游間時(shí)，兩部件出現(xiàn)接觸剛度。蠕滑率與蠕滑力之間呈非線(xiàn)性關(guān)系，在研究車(chē)輛蛇形運(yùn)動(dòng)時(shí)要求考慮輪轂意見(jiàn)的蠕滑，在研究車(chē)輛在軌道不平順作用下的的響應(yīng)時(shí)，也要考慮輪軌間的蠕滑力的作用。其參數(shù)見(jiàn)表 31，給出了輪對(duì)質(zhì)量及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。在定義運(yùn)動(dòng)副（Joints）過(guò)程中，將輪對(duì)定義為 07 號(hào)運(yùn)動(dòng)副，運(yùn)動(dòng)副 07 有六個(gè)自由度，即縱向、橫向、垂向、側(cè)滾、點(diǎn)頭、搖頭。下面將分別論述其理論。表 38 mark 點(diǎn)坐標(biāo)X（m） Y(m) Z(m)輪對(duì)左側(cè) 0 虛體上輪對(duì)右側(cè) 0 輪對(duì)左側(cè) 構(gòu)架上輪對(duì)右側(cè) 3) 橫向阻尼的連接橫向阻尼的連接是虛體與構(gòu)架的連接，首先建立 mark 點(diǎn)，其數(shù)據(jù)見(jiàn)表 39，列出了虛體與構(gòu)架上的 mark 點(diǎn)坐標(biāo)，連接的時(shí)候選擇 06 號(hào)力元。m2車(chē)體點(diǎn)頭轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 1548400 kgm2構(gòu)架搖頭轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 z 3200 kgs/m二系縱向剛度 MN/m二系橫向剛度 MN/m二系垂向剛度 MN/m二系橫向阻尼 kN圖 41 剛度為 0 N/rad 的臨界速度 圖 42 剛度為 2106N/rad 臨界速度圖 43 剛度為 4106N/rad 臨界速度由上圖可以看出，分別將抗側(cè)滾扭桿的剛度設(shè)置為時(shí)臨界速度都為 555km/h，說(shuō)明抗側(cè)滾扭桿對(duì)臨界速度無(wú)明顯影響。本文對(duì)車(chē)輛進(jìn)行時(shí)速為 120km/h 與 160km/h 的舒適度比較。在 simpack 軟件仿真過(guò)程中，分別將激勵(lì)軌道橫向和垂向激勵(lì)分別設(shè)為 09 號(hào)，其軌道的橫向和垂向激勵(lì)如圖 410 和圖 411 所示，每個(gè)圖中均有三個(gè)小圖，分別為激勵(lì)的位移、速度和加速度表現(xiàn)形式。 圖 414 外側(cè)輪對(duì)橫向力 圖 415 內(nèi)側(cè)輪對(duì)橫向力表 45 外側(cè)輪對(duì)橫向力1 位車(chē)輪 3 位車(chē)輪 5 位車(chē)輪 7 位車(chē)輪0 N/rad 3750N 8125 N 3750 N 8750 N2106N/rad 4500 N 5500 N 4900 N 6200 N4106N/rad 5000 N 5000 N 5000 N 4500 N車(chē) 輛方 位剛度車(chē) 輛方 位剛度表 46 內(nèi)側(cè)輪對(duì)橫向力2 位車(chē)輪 4 位車(chē)輪 6 位車(chē)輪 8 位車(chē)輪0 N/rad、 、 5800 N 6250 N 5800 N 6500 N2106N/rad 8700 N 5000 N 8700 N 5000 N4106N/rad 10000 N 5000 N 10000 N 4000 N由上面的數(shù)據(jù)可以得出：從整個(gè)趨勢(shì)來(lái)看橫向力是隨著抗側(cè)滾扭桿剛度的增加而增加。 橫向位移在此同樣將抗側(cè)滾扭桿剛度分別設(shè)置為 0 N/rad，2106N/rad，4106N/rad 來(lái)計(jì)算輪對(duì)的橫向位移。 側(cè)滾角本文將抗側(cè)滾扭桿裝置剛度分別設(shè)置為 0 N/rad、2 106N/rad、410 6N/rad 情況下的有激擾與無(wú)激擾情況下的車(chē)輛側(cè)滾角。（4）由以上數(shù)據(jù)可以提看出：從整體趨勢(shì)來(lái)看，脫軌系數(shù)隨著抗側(cè)滾扭桿裝置剛度的增加而增加。不積跬步何以至千里，各位任課老