【正文】 最后還要誠摯感謝在百忙中對(duì)我們進(jìn)行評(píng)審的各位老師。 其次，我要感謝 xx 老師，除了督促我抓緊時(shí)間完成畢設(shè)，還常常主動(dòng)找我，了解并幫助我解決了很多在畢設(shè)過程中碰到的困難，在我畢設(shè)遇到問題與困難時(shí)， 他 總能在百忙之中抽空給我細(xì)心的講解與指導(dǎo)。在老師的努力幫助下，我才能夠按 時(shí)順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)與論文。致 謝 在畢業(yè)設(shè)計(jì)的半年多的時(shí)間里，我得到了很多老師、同學(xué)的熱心幫助，在這里，我向他們表示最衷心的感謝。通過以上幾個(gè)綜合的改進(jìn)措施，可以有效降低輪軌接觸應(yīng)力，減小對(duì)輪軌滾動(dòng)接觸疲勞損傷的影響。通過比較車輪踏面不同區(qū)域曲線形狀對(duì)車輛幾何特性、接觸應(yīng)力及動(dòng)力學(xué)特性的影響，可以選擇出在給定軌道條件下對(duì)輪軌疲勞損傷影響最小的輪對(duì)踏面外形。得出以下結(jié)論： 1) 在同一軌底坡下，不同的輪軌匹配在運(yùn)行過程中其接觸應(yīng)力是不同的，如在 1/40 軌底坡下， LM 踏面和 60 軌匹配時(shí)接觸應(yīng)力小，比較適合這種工況，所以在給定軌道條件下應(yīng)根據(jù)具體情況合理選擇踏面外形以達(dá)到對(duì)輪軌的疲勞損傷影響最小； 2) 同一踏面在不同軌底坡下的接觸應(yīng)力也是不同的，如 LM 踏面和 60 軌匹配時(shí)在 1/20 的軌底坡下接觸應(yīng)力小，比較適合這種工況 。 （ 2）并 根據(jù) NURBS 曲線的特點(diǎn)，改變踏面外形不同區(qū)域上的曲線形狀，再次進(jìn)行計(jì)算， 通過比較去掉不符合要求的踏面形狀，最終得到了想要的幾何特性好又輪軌疲勞損傷小的踏面外形。然后 使用了 ADAMS/Rail 軟件建立車輛模型，進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，驗(yàn)證其動(dòng)力學(xué)性能及對(duì)輪軌疲勞損傷的影響。所以，輪軌接觸磨損問題依然是我們需要研究解決的重要課題。 結(jié) 論 隨著世界各地經(jīng)濟(jì)的發(fā)展城市化建設(shè)的加快，城軌車輛的需求也在大幅度的提高。 L1 踏面和 LM 踏面的輪軌接觸應(yīng)力比較 +009+009+009+009+009+009+009+009+009+009接觸應(yīng)力L M 踏 面60軌1 / 4 0 軌底 坡輪對(duì)橫向位移 (m) L1 LM 圖 44 相同軌道條件下 L1 踏面和 LM 踏面接觸應(yīng)力曲線 由圖 44 可知： L1 踏面所受的接觸應(yīng)力相對(duì)小一些 ，所以在相同的工況下與 LM 踏面相比輪軌的疲勞損傷要小。 LM 踏面、 50 軌時(shí)不同軌底坡的接觸應(yīng)力情況 3. 00E +0094. 00E +0095. 00E +0096. 00E +0097. 00E +0098. 00E +009 LM踏 面50軌接觸應(yīng)力輪對(duì)橫向位移 (m ) 1/ 40 1/ 30 1/ 20 圖 42 LM 踏面和 50 軌匹配時(shí)在不同軌底坡下接觸應(yīng)力曲線 由圖 42 可知在 LM 踏面和 50 軌匹配時(shí)在 1/20 的軌底坡下接觸應(yīng)力小。這樣就能將得到的 a、 b 代入max ? ??中得到最大接觸應(yīng)力 ，其中 P為法向壓力 (??????。 公式推導(dǎo)過程： 已知 ijR ? ?1 1 1 2 2 1 2 21 1 1 1 12A B R R R R? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? 122211 12 21 2211 12 21 221 1 1 112 2 1 1 1 1 c os 2R R R RBAR R R R ???? ? ? ??? ?????? arccos BABA? ?? ? 已知 E?、 ? ?3 221EK ?? ? 已知法向力 P 2323max3232arNaCKKNbCKKPab????? 圖 32 推導(dǎo)流程圖 已知： *ijP R G?、 、 、 ；運(yùn)用公式： ? ?1 1 1 2 2 1 2 21 1 1 1 12A B R R R R? ? ? ? ? （公式 31） ? ? ? ? ? ? ? ? 12221 1 1 2 2 1 2 2 1 1 1 2 2 1 2 21 1 1 1 1 2 1 1 1 1 c o s 22B A R R R R R R R R ???? ? ? ? ? ? ? ??? （公式 32） cos BABA? ?? ? (公式 33) 得到 ? 又通過推導(dǎo)得到公式： ? ?? ? ? ?? ?22c o s 1 2 1K e K eBAB A e E e E e? ???? ? ? ? ?????? （公式 34） 可以求得 e 值； 由第一類和第二類橢圓積分得： ? ? ? ? ? ? ? ?1 2 1 2222 2 2 21 1 1001 s in 1 s inK e e d e e d??? ? ? ??? ? ? ??? ， E （公式 35） 有 ? ? ? ? ? ? ? ?22 11 12 20 22 1si n 11 si n d K e E e D eee? ?? ? ? ? ??????? （公式 36） 接著導(dǎo)出： ? ?13*322 Ga m PAB????????? （公式 37） ? ? ? ? 13*122 31 22 Gb a e n PAB??? ? ? ?????? （公式 38） 其中 ? ?? ? ? ? ? ?13 13 1622222 111E e E em n m e ee ???? ????? ? ? ? ???? ???? ， （公式 39） 兩物體的接近量： ? ? ? ? 13* 2 292Ke A B G Pm? ? ??? ? ????? （公式 310） 接 觸斑的最大壓力： ? ? 132m a x 0 *2132AB Pm n G?? ?????????? ?????? （公式 311） 即 max ? ?? 由（公式 35）（公式 36）（公式 39）求得 ? ? ? ? ? ?Ke 、 Ee 、 De 、 m、 n 由（公式 37）（公式 38）（公式 310）（公式 311）求得 ??maxa、 b、 、 。一般車輪與軌接觸點(diǎn)向輪緣移動(dòng)時(shí)認(rèn)為橫移量為正，反之為負(fù)。 輪軌接觸位置確定 輪軌不同接觸位置的計(jì)算是根據(jù)輪軌橫移量的變化來求算的 如圖 31示．輪對(duì)橫移量 y? 是輪對(duì)中心線相對(duì)于軌道中心線的橫向位移，設(shè)左、右車輪、軌面的外形函數(shù)分別為 WL(y )、 WR(y )、 RL(y )和 RR(y)，當(dāng)輪對(duì)的橫移量 y? 確定時(shí)，左 、 右 輪 軌 表 面 在 垂 向 距 離 最 小 且 相 等 處 接 觸 ， 即 有 ：? ? ? ? ? ? ? ?m in m inW L y R L y W R y R R y? ? ?? ? ? ?? ? ? ? 圖 31 輪軌橫移量的變化 改變橫移量 y? 值，重復(fù)上述計(jì)算，就能得到輪對(duì)不同橫移量時(shí)的輪軌接觸點(diǎn)位置。 赫茲公式推導(dǎo) 本課 題的計(jì)算主要針對(duì)輪軌在不同接觸點(diǎn)處不同的接觸應(yīng)力，分析方法赫茲理論，主要運(yùn)用赫茲理論進(jìn)行計(jì)算。赫茲接觸理論創(chuàng)建已有一百多年歷史，至今仍在許多領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。所以通過比較圖 236~240 可以得到幾何性能最好的一組曲線控制權(quán)因子組合： L1： 9? =， 11? =， 13? =； 繪制 L1 踏面外形極其相應(yīng)的滾動(dòng)半徑差和等效斜度： L1 LMX (m )Y (m) 0 5 05 L1 LMX (m)Y (m) 整體圖 局部圖 圖 241 L1 踏面外形曲線 滾 動(dòng) 半徑 差 (m)輪對(duì)橫向位移 (m) LM L1 輪對(duì)橫向位移 (m )等 效斜度 LM L1 圖 242 滾動(dòng)半徑差曲線 圖 243 等效斜度曲線 由圖 242 和圖 243 知， L1 型踏面在橫向位移小時(shí)的蛇形穩(wěn)定性更好，而橫向位移大時(shí)的曲線通過情況也比 LM 踏面要好，所以綜合可得與 LM 踏面相比L1 踏面的幾何特性要更好一些。 4） 權(quán)因子 15? 對(duì)輪軌接觸幾何特性沒有影響。 2）權(quán)因子 11? 影響整個(gè)輪對(duì)橫移過程中的滾動(dòng)半徑差和等效斜度； 11? =0~時(shí)，等效斜度曲線呈現(xiàn)前高后低趨勢(shì)，輪軌接觸幾何特性惡劣； 11? =~1 時(shí)，影響輪對(duì)橫移量在 3~8mm 時(shí)滾 動(dòng)半徑差和等效斜度的增大趨勢(shì)，即對(duì)車輪曲線通過性能也有影響。 使 15? 在 ??1,0 內(nèi)變化， 每增加 計(jì)算一條曲線，如圖所示： 0. 06 0. 04 0. 02 0. 02 5 0. 02 0 0. 01 5 0. 01 0 0. 00 5 0 .9 9 8 7 0 0 .1 0 .2 0 .3 0 .4 0 .5 0 .6 0 .7 0 .8 0 .9 1L M 踏 面 曲 線Y (m)X ( m) 0 .9 9 8 7 0 0 .1 0 .2 0 .3 0 .4 0 .5 0 .6 0 .7 0 .8 0 .9 1L M 踏 面 曲 線Y (m)X ( m) 整體圖 局部圖 圖 232 權(quán)因子 15? 對(duì) NURBS 曲線的影響 改變 15? 使車輪斷面外形發(fā)生局部變化， 由此 帶來 滾動(dòng)半徑差、等效斜度 、接觸位置等接觸 幾何參數(shù)的變化， 如圖 233~235 所示 ： 滾 動(dòng) 半徑 差 (m)輪對(duì)橫向位移 ( m) 0. 9987 0 0. 1 0. 2 0. 3 0. 4 0. 5 0. 6 0. 7 0. 8 0. 9 1 87 0 1 圖 233 1~015?? 滾動(dòng)半徑差曲線變化 圖 234 1~015?? 等效斜度曲線變化 a. 15 0?? b. 15 ? ? c. 15 ? ? 圖 235 15 0~? ? 時(shí)輪軌接觸位置的變化 從圖 233~235 可以看出，權(quán)因子 15? 對(duì)輪軌接觸幾何特性沒有影響。從圖 231可以看出： 13? 對(duì)輪軌接觸點(diǎn)位置的影響不明顯。 使 13? 在 ??1,0 內(nèi)變化， 每增加 計(jì)算一條曲線，如圖所示： 0 .06 0 .04 0 .02 0 .0250 .0200 .0150 .0100 .005 5 0 1X (m )Y (m)LM 踏 面 曲 線 06 04 02 0. 9995 0 0. 1 0. 2 0. 3 0. 4 0. 5 0. 6 0. 7 0. 8 0. 9 1X (m )Y (m)LM 踏 面 曲 線 整