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跨坐式单轨转向架分离装置仿真与优化设计

作　者: 邹田
导　师: 任光胜
学　校: 重庆大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 跨坐式单轨 转向架分离装置 动力学仿真 优化设计
分类号: U270.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 79次
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内容摘要


跨坐式单轨转向架分离装置是跨坐式单轨车辆检修维护的重要设备,目前国内首台分离装置在使用中出现了如在偏载情况下,平台水平精度保持不够、设备的人机工程学考虑不够完善等问题,本文针对其不足之处进行了优化、并对优化方案进行了仿真分析。本文首先分析了转向架分离装置的分离原理以及其结构特点,针对现有设备的不足之处提出了优化方案,并建立了分离装置的动力学虚拟样机。通过运用ADAMS对沉降梁回转机构进行优化设计,计算出回转油缸运动规律并优化了回转油缸支座的放置位置,优化后的回转油缸推力降幅达8.42%;接着对新水平保持机构的可靠性进行了验证,确认了其在理论情况下的水平度误差不超过±0.1mm;然后利用ANSYS Workbench对分离装置中重要结构—沉降梁、平台以及齿轮齿条机构进行了有限元分析,所有关键零部件的安全系数均较高,且达到设计要求;同时,应对现有设备作业过程中车体需要人工支撑的现象,设计并校核了车体支撑装置的螺杆螺母传动机构,理论计算与有限元分析的结果一致;另外通过对沉降梁的结构进行优化分析,调整了沉降梁内加强筋的位置分布,可使沉降梁最大变形减少50%以上。最后,在AMESim与Simulink联合仿真的环境下,对分离装置升降液压系统进行了优化。通过设计模糊控制器,建立了基于模糊控制的液压伺服同步系统,实现了单位时间内升降油缸活塞杆位移差保持在1mm的目标,并与现有转向架分离装置的多级调速升降系统进行了对比,验证了该方案的优越性。本文仿真过程运用了三维CAD软件、多刚体动力学、有限元CAE以及MATLAB等软件,通过多种软件平台联合对转向架分离装置进行了优化设计与动力学仿真,充分体现了数字化设计的优越性。为转向架分离装置的设计提供了重要的参考依据,对类似设备的研究也具有一定的参考价值。

全文目录


中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
1 绪论  8-14
  1.1 课题研究的背景和意义  8-9
    1.1.1 课题研究的背景  8-9
    1.1.2 课题研究的意义  9
  1.2 国内外转向架分离装置的发展概况  9-11
  1.3 虚拟样机技术  11
  1.4 本课题研究的主要任务  11-12
  1.5 本章小结  12-14
2 转向架分离装置运行原理及结构  14-20
  2.1 基本原理及设备特点  14-15
    2.1.1 基本原理  14-15
    2.1.2 设备特点  15
  2.2 设备结构  15-19
    2.2.1 沉降梁  16
    2.2.2 沉降梁回转机构  16
    2.2.3 沉降梁定位插销机构  16-17
    2.2.4 升降机构  17
    2.2.5 升降平台  17
    2.2.6 水平保持机构  17-18
    2.2.7 平台定位插销  18
    2.2.8 车体支撑装置  18-19
  2.3 本章小结  19-20
3 分离装置动力学分析  20-34
  3.1 分离装置虚拟样机构建  20-22
    3.1.1 多刚体系统动力学  20-21
    3.1.2 相关软件介绍  21-22
    3.1.3 关键操作  22
  3.2 分离装置主要运动仿真分析及优化  22-32
    3.2.1 回转装置运动仿真分析与优化  22-28
    3.2.2 水平保持机构仿真分析  28-32
  3.3 本章小结  32-34
4 分离装置有限元分析  34-52
  4.1 有限元相关理论  34-35
  4.2 有限元分析软件ANSYS Workbench  35
  4.3 重要结构有限元分析  35-50
    4.3.1 沉降梁强度校核与结构优化  35-39
    4.3.2 平台结构强度分析  39-42
    4.3.3 水平保持机构齿轮齿条副有限元分析  42-45
    4.3.4 车体支撑装置螺母螺杆副强度分析  45-50
  4.4 本章小结  50-52
5 升降液压系统优化  52-64
  5.1 升降液压系统分析  52
  5.2 升降液压系统优化方案  52-53
  5.3 优化方案仿真验证  53-63
    5.3.1 AMESim 与SIMULINK 简介  53-54
    5.3.2 系统AMESim 模型  54-59
    5.3.3 模糊控制器设计  59-61
    5.3.4 系统仿真结果分析  61-63
  5.4 本章小结  63-64
6 结论与展望  64-66
  6.1 总结  64-65
    6.1.1 论文完成的工作及结论  64
    6.1.2 论文的创新点  64
    6.1.3 论文的不足  64-65
  6.2 前景与展望  65-66
致谢  66-68
参考文献  68-72
附录  72-75
  A 作者在攻读学位期间发表的论文目录  72-73
  B 设备加工照片  73-75

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中图分类: > 交通运输 > 铁路运输 > 车辆工程 > 一般性问题 > 车体构造及设备 > 走行部分
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