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跨座式单轨车动力学研究

作　者: 张建全
导　师: 黄运华
学　校: 西南交通大学
专　业: 车辆工程
关键词: 城市轨道交通轮胎模型跨座式单轨交通动力学仿真
分类号: U270.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 95次
引　用: 2次
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内容摘要

随着世界工业化进程的飞速发展,城市规模及人口数量迅速增长,使城市交通状况变得拥挤不堪。城市轨道交通以其环境污染小、噪声低、乘坐舒适、节省能源、投资少且运量大的优点在世界大中型城市得到广泛的运用,并得到了系统性的研究。跨座式单轨交通系统明显区别于传统钢轮一钢轨制式的轨道交通系统。其转向架构造独特,使运行、导向机理及轮轨接触关系均不同于其他轨道交通工具；其轨道梁不仅是承重的桥梁结构,同时也是约束车辆行驶的轨道。独特的结构使跨座式单轨交通相对于常规交通系统既有优势也存在不足之处。单轨交通作为一种城市公共交通系统已经在我国受到越来越多的关注,其在我国重庆市已经得以应用,杭州市、东莞市和石家庄市也均就单轨交通系统对本市轨道交通线路的适应性进行了研究。基于此,本文对跨座式单轨车进行动力学性能研究,以期对单轨交通在我国的应用和发展有一定的指导意义。本文介绍了单轨交通的发展历史,以及在国外的应用情况,同时详细阐述了跨座式单轨交通在我国的应用情况和发展前景；介绍了跨座式单轨转向架的工作原理及其在轨道交通应用中的优缺点。介绍了轮胎的结构及力学特性,给出了车辆各充气轮胎的侧偏角以及径向力、侧偏力、回正力矩的表达式；结合单轨车转向架的技术特点和运行要求,利用车辆系统动力学理论,分析了单轨车转向架和车体的受力情况,并建立单轨车动力学方程；应用多体系统动力学软件SIMPACK建立了单轨车动力学仿真模型。利用建立的仿真模型,对导向轮、稳定轮的预压力进行了研究；由于独特的车辆走行部结构决定了跨座式单轨车辆不存在传统意义上的脱轨现象,乘坐舒适性是唯一的车辆运行性能评定指标,因此用建立的仿真模型对转向架的主要悬挂参数进行了优化分析,得到了较佳的参数组合。论文分析结果表明,跨座式单轨车导向轮、稳定轮的预压力对单轨交通运行的安全性、稳定性有重要的影响；跨座式单轨交通具有良好的运行平稳性和舒适度,能够较好的满足现代城市发展的要求。论文的研究为今后我国跨座式单轨交通的发展研究提供了一定的理论基础。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-12
第1章绪论  12-25
  1.1 选题背景  12-13
  1.2 单轨交通的发展概况  13-20
    1.2.1 单轨交通在国外的发展应用  14-18
    1.2.2 单轨交通在我国的发展应用  18-20
  1.3 单轨交通的分类及技术特点  20-22
  1.4 跨座式单轨交通转向架的工作原理及特征  22-23
    1.4.1 跨座式单轨交通转向架的工作原理  22-23
    1.4.2 跨座式单轨交通转向架的主要特征  23
  1.5 本论文的主要工作  23-25
第2章轮胎的结构和力学特性  25-40
  2.1 轮胎的分类  25-26
  2.2 轮胎的构造  26-27
  2.3 轮胎的滚动阻力  27-29
  2.4 轮胎与路面的附着  29-31
  2.5 轮胎的侧偏特性  31-39
    2.5.1 轮胎的坐标系  31-32
    2.5.2 侧偏力和回正力矩的产生机理  32-34
    2.5.3 外倾侧向力  34-35
    2.5.4 轮胎接地印迹内的压力分布  35-37
    2.5.5 制动、驱动时的侧偏特性  37-38
    2.5.6 侧向力的半经验公式  38-39
  2.6 本章小结  39-40
第3章单轨车辆的动力学模型的建立  40-56
  3.1 车辆系统动力学建模仿真理论基础  40-41
  3.2 模型的描述  41-42
  3.3 模型的分析  42-44
  3.4 车辆系统动力学方程  44-52
    3.4.1 车辆系统各部件的悬挂作用力  45-49
    3.4.2 二系悬挂作用力  49
    3.4.3 转向架构架的运动方程  49-50
    3.4.4 车体的动力学方程  50-52
  3.5 车辆圆曲线上受力分析  52-53
  3.6 轨道不平顺  53-54
  3.7 动力学计算内容  54-55
    3.7.1 动态曲线通过计算  54-55
    3.7.2 运行平稳性计算  55
  3.8 本章小结  55-56
第4章单轨车辆悬挂参数优化  56-73
  4.1 动力学性能评定指标  56-58
    4.1.1 旅客乘坐舒适性  56-57
    4.1.2 乘坐舒适性评价指标  57-58
  4.2 导向轮稳定轮的预压力  58-65
    4.2.1 车体的抗倾覆稳定性  58-59
    4.2.2 车辆在有无预压力时的仿真比较  59-61
    4.2.3 预压力的研究  61-65
  4.3 车辆悬挂参数的优化  65-72
    4.3.1 轮胎参数的优化  65-67
    4.3.2 二系悬挂参数的优化  67-72
  4.4 本章小结  72-73
第5章跨座式单轨车辆动力学性能分析  73-90
  5.1 直线运行平稳性分析  73-74
  5.2 单轨车辆随机振动响应及其分析  74-79
  5.3 曲线通过性能预测  79-83
  5.4 侧向风力作用时的车辆动力学性能  83-89
    5.4.1 车辆空气横向力  83-84
    5.4.2 直线上侧向风力作用时的性能  84-86
    5.4.3 曲线上侧向风力作用时的性能  86-89
  5.5 本章小结  89-90
结论  90-92
致谢  92-93
参考文献  93-98
附录  98-99
攻读硕士期间发表论文  99-100

跨座式单轨车动力学研究

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