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文档简介

1、三大件转向架货车非线性稳定性和混沌研究王勇,曾京(西南变通大学乖I动山国永重点实验室.成都61003I蔓一本文建立了具有35个自由度的三件转向架赞车系统通用非线性数学模型.可用于分析普通三太件转向架、侧架交叉支撑转向槊、白导向和追导向托向转向架货车的非线性动力学特性.模型充分考虑了轮轨相互作用关系及各种乍辆系统悬挂的1r线性州素.运用数值分又理论分析车辆系统的非线性运动稳定性,包括极限环、准周期解及混沌运动.并给r乍辆系统牟局稳定性分叉图.关t词一货车通用计算模型;稳定性;分叉;混沌巾田分交号一Study on Nonlinear Stabmtr and Chaosof Three-Piece

2、 Bogie Freight CarsWang Yong,Zeng Jing(National Traction Power Lab.Southwest Jiaotong Univetity,Chengdu 610031,ChinaAbstract:A nonlinear generic mathematical model for three-piece bogie freight car with 35de-grees of freedom is sct upwhich can be used to analyze the nonlinear dynamic behavior of con

3、ventional、ClaSS.bracing、self-steering and forcesteering bogie freight car respectively.The nonlinearities arising due to Whee'rail.nteractions and nonlinear suspensions of vehicle system afe considered.Numerical bi如rcationtheory is use to analyze the nonlinear stability behavior of freight cars,

4、which includes limit cycles,quasi periodic solutionsand chaos,and the bifurcation diagrams ofglobal stability are given.Keywords:Generic modeI offreight cars;stability;Bifurcation:Ghaos我国货车转向架的发展,经历了一个不断改进和不断创新的过程-近几十年来.装育斜楔摩擦 减振器的转8型三大件转向架货车在铁路货运中得到广泛的应用,但从我国运用转8A型转向架的 经验来看,这种转向架也暴露出许多问题,特别避提出开行高速重

5、载货物列车后,转8A型转向架 货车的低的蛇行运动稳定性和转向架、轮轨问的磨耗问题越发严重.为解决这些问题.铁路各部门 已相继对该转向架进行了一系列改造研究,其中最关键的问题是如何提高货车系统的运动稳定性。 以前对车辆系统运动稳定性的研究.大多是采用线性或线性化的数学模型来进行fl】,其局限性 在于只能研究平稳点附近的局部稳定性问题。对于货车这种强非线性系统,很难将其进行线性化近 似处理,而且,货车系统在二次分叉后.还可能出现准周期解或混沌运动H。因此要研究非线性车 辆系统的全局特性必须考虑非线性数学模型。近年来,有不少学者开始应用数值方法和分叉理论来 进行非线性机车车辆系统和转向架的蛇行运动稳

6、定性的研究ll。1.但大多未涉及包含各种非线性因 素的货车整车模型。本文综合考虑了迫导向杼向转向架、白导向径向转向架和侧架交义支撑转向架 的各自特点.建立了适用于各型三大什转向架货乍乍辆系统的统一非线性数学计算模型.采用 Nemark显式积分法对运动微分方程进行数值积分,研究其稳定性,对系统失稳后的运动形态的研 究,除了系统的周期解即极限环运动外,还涉及剑了系统进一步分叉的准周期解和混沌运动,得到收稿日期:2000。二30作者简介:王勇(1972-,男.博士研究生.Ig了非线性货车系统全局稳定性的分义幽,f对各种机构对稳定性的影响也作了比较,为货车转向架 的选型及改善车辆系统蛇行运动稳定性提供

7、了理论依据。1车辆系统的分叉、极限环和混沌运动概述车辆系统的非线性运动微分方程可表示为+FIX,X,vI=0(1 、 /式中,x=Ix.,x:,x。I为系统的J义坐标向埘;F为力函数向擐,v为表示车辆速度的参 数。该式可通过降阶使其转化为一阶微分方徉组:P=,(yv (2 若当车辆在直线轨道上运行时,假设午辆结构手¨轨道结构完全对称.则零解y=0为方程的平 衡位置。零解失稳后,车辆系统可能会分义出极限环运动。由于货车系统微分方程的维数较高,报 难用解析方法求解。因此,运用数值积分的方法研究车辆非线性系统的运动稳定性.寻找其极限环。 不失为一种好的方法.如果在一定工况卜,在每一个I蓟定

8、时间间隔内.积分所得的位移、速度、加 速度的时间历程波形都是相同的.则称该系统具有周期解,此固定时间间隔即为周期,反映在相平 面上的轨迹为一封闭曲线.该封闭曲线就称为极限环。通倦,极限环可分为稳定的极限环、不稳定 的极限环和半稳定的极限环(双重极限环三种。在工程实际中,极限环被广泛应刚丁分析1I线性系统的运动特性。对于年辆系统.稳定的极限 环对应着系统的等幅蛇行运动.其幅值由系统的特性所决定,而不稳定的极限环.虽然也意味着系 统的周期运动.但实际上是不会被观察到的,而且Hj数值积分方法也报难得到不稳定极限环的解。 对于极限环的确定和稳定性判断,可以应刚Poincare映射来进行分析。 、 动力

9、系统的分叉理论是描述当系统参数变化时,微分方程组相轨线发生定性、跳跃变化的理论. 如果某个动力系统是结构不稳定的.则任意小的适当的扰动都会使系统的拓扑结构发生突然的变 化,这种变化就称为分叉81.由于当分叉出现时.系统必定是结构不稳定的.可见分叉问题与结构 稳定性问题有着密切的联系。动力系统的研究不但要讨论结构稳定性问题,而且也应该考虑由于结 构不稳定性而引起的定性形态的可能的变化。在实际应用中,许多系统都含有一个或多个参数.我 们当然关心当参数连续变化时。系统的拓扑结构是否会发生变化,这就是含参数系统的分叉问题. 可写成如下的常微分方程组:岁=础, (3 其中Y为状态变量.为控制参数。如当参

10、数连续地变动时,给定的系统的拓扑结构在o处发 生突变.则称系统在一=芦。处出现分叉,并称.lo为一个分叉值. 在车辆系统中通常以车速v作为控制参数.将车辆系统平衡位置定义为y=r满足式(3右端 的向量场为0时的解,印“,V=0(4 如果车速v在某一值v。附近产生微小的变化从而引起其运动的性质发生变化,此时车速v。就 称为临界速度。当车辆系统随着车速的提高其平衡位置由稳定变为不稳定而出现极限环的振动时. 此刻称车辆系统蛇行失稳.系统中各刚体出现不同幅值和相位的周期振动.由以前的研究可知.非 线性车辆系统蛇行运动的有代表性的分叉情况如图1所示。该图为超临界Hopf分叉,横坐标为车 辆速度,横坐标轴

11、为系统的平衡位置.实线表示稳定的平衡位置,虚线表示不稳定,纵坐标表示刚 体振动的极限环幅值,实曲线表示稳定的极限环运动,虚曲线则为不稳定极限环.由极限环的相关 理论可知.稳定极限环和非稳定极限环总是相间出现。图中点A为车辆的Hopf分叉点,点B和D19为系统的拐点(鞍结分叉点,Hopf分叉是指当控制参数变化且经过分叉值时从平衡状态产生孤立的周期运动的现 象。在车辆系统中表示由于自激振动而使车辆系统在零解 附近由稳定的平衡位置变为不稳定而产生极限环振动。对 于Hopf分叉点的求解,可通过式(2的一次近似系统的 蚓 孽 嫒 g 掣零解稳定性来判断,如解有一对纯虚特征值存在,而其余匠刁平衡点吸引城区

12、圈极限环吸引域 特征值均为负实数时.此时车速即为Bopf分叉点值,即系 圈l车辆系统典型分叉情况统线性临界速度.而B点的车速值要低于ffopf分叉点速度.由运动稳定性相关理论可知,实际系 统中的平衡解和极限环的渐近稳定性范围即吸引域的研究具有重要的实际意义,车辆系统先从哪一 点开始出现蛇行失稳与外界初始扰动密切相关。当外界扰动位于平衡点吸引域时.则系统的振动趋 于稳定的平衡点,而当外界激扰位于极限环吸引域时,则系统的振动趋于稳定的极限环.因此,车 辆系统在实际轨道上运行时失稳的临界速度总是会在V。与h之问,不同的线路其对车辆系统的激 扰不同.则系统出现极限环的临界速度就不同。实际上.要判断激扰

13、位于哪个吸引域是极为复杂 的.而车辆系统初始激扰也是不可预知的,所以.应按最不利情况,以车辆系统首次出现稳定极限 环的车速值作为车辆系统的最终限速值。此外.随着车速的进一步提高,车辆系统的极限环振动有可能通过一系列的分叉导致混沌运动 的出现.这表明分叉问题与混沌运动也有密切的联系。混沌是确定性系统的一种普遍现象。由非线 性方程描述的系统大部分都会出现混沌。以前,货车系统由于运行速度较低,混沌现象不明显.并 没引起人们的重视,但是随着货运速度的进一步提高,研究非线性车辆系统蛇行运动的进一步分叉 及混沌不仅具有理论意义,而且具有实际应用价值。混沌运动是确定性系统中局限于有限相空间的高度不稳定的运动

14、91.所谓轨道高度不稳定,是 指近邻的轨道随时阃的发展会指数地分离。由于这种不稳定性,系统的长时间行为会显示出某种混 乱性。具有典型的随机行为。根据上述有关混沌的基本概念。通常可采用nRnyHoB指数描述轨道 稳定性,咀此来判断是否产生混沌运动。mnyHo日指数定义如下:丑:lim!lIl|亟f (5 一一一Idxo J 式中出。为两轨线的初始距离。如果且O.相邻轨道以正比与于g”的方式指数地靠拢,所给 定的轨道是稳定的.如果工>O.相邻轨道指数地分离.所给定的轨道是不稳定的.是一种混沌运动。 通常非线性动力系统可能会通过进一步分叉出倍周期解、准周期解或间歇现象(阵发性混沌,最 终导致混

15、沌运动的出现。判断混沌运动除上述51月n Y H O B指数法外,还可以采用系统刚体振动时 间历程曲线、相平面图、忘卡莱(Poincare映射或频谱图等方法。对于货车系统.其可能出现的运动形态如下:在较低速度时,车辆系统稳定在平衡位置,当速 度达到Hopf分叉值时.系统会分叉出极限环振动。随着速度的进一步提高,车辆系统的极限环振 动有可能会出现进一步的分叉,如分叉出倍周期解、准周期解、阵发性混沌等,从而导致混沌运动。以25吨轴重三丈件转向架货车为对象.分别研究了迫导向、自导向和佣架交叉支撑等几种形 式的转向架建模问题,并建立了货车系统的统一非线性数学模型.模型图如图2所示.其基本结构 主要有车

16、体、摇枕、侧架和轮对等刚体及弹性元件、阻尼、干摩擦等悬挂组成.在该计算模型中. 全面考虑了包括轮轨接触几何关系、轮轨蠕滑率和蠕滑力以及包括摩擦在内的各种悬挂特性等非线20性因素,在自由度方面,考虑了垂向、横向运动的相互耦合作用.各刚体自由度总计为35个。 图中0为迫导向机构的导向刚度,Jo、jo为自导向径向转向架交叉支撑机构附加的轴 间等效横向、弯曲刚度,x毒.、蜘,分别为侧架交叉支撑机构作用在左右侧架间的等效纵 向、横向和回转刚度。图2货车通用计算模型常规三太件转向架货车系统的非线性运动微分方程可用式(1来表示。对于迫导向机构、自 导向机构、侧架交叉支撑机构.可以通过杆系分析等方法,将各机构

17、对系统的影响转化为作用于各 刚体上的作用力或力矩.分别加入到系统的运动微分方程组中。在进行三大件转向架货车动力学性 能的计算时,可以直接在程序中设置一选择开关符,以此来控制进行不同机构转向架的计算。对于非线性车辆系统临界速度和极限环的计算,采用Newmm-k显式积分法对运动微分方程进 行数值积分,通过系统刚体振动的时间历程图来判断。考虑到混沌运动对初始条件和步长都很敏感. 为保证计算精度,在定步长Newmark显式积分方法的基础上编写了由步长加倍技术实现的变步长 的Newmark显式积分子程序。本文将对车辆系统的几个基本悬挂参数及各种机构对三大件转向架 货车的临界速度的影响进行比较,同时对车辆

18、系统的极限环运动和可能出现的混沌运动及通向混沌 运动的途径进行分析.并分别给出了反映车辆系统全局运动稳定性特性的分叉图.3数值计算结果分析本文首先对各型转向架的临界速度进行了比较,轮轨接触几何关系分别采用了以数表表示的磨 耗型踏面和60kg钢轨配合以及锥型踏面与60kg钢轨配合的两种形式,计算过程中轨道激扰的时间 样本函数则采用了不平顺幅值较大的激扰谱,计算结果如图3所示。在进行以上各型转向架的计算 时,一系纵向和横向悬挂刚度均为3.2州/m,迫导向径向转向架的导向刚度取为lOilN/m.其导向增 益为0.25;自导向径向转向架的轮对问对角斜撑的刚度值为IOMN/m,侧架交叉支撑转向架的侧架

19、间交叉杆结点的刚度值为20删加。由图3可见,各型转向架货车采用锥型踏面时蛇行失稳的临界速度均要高于采用磨耗型踏面时的临界速度.其差值基本上为20l【I_/h左右;常规三大件式转向架货车当在较低的一系悬挂刚度下.由于侧架和摇枕间较弱的抗菱形变形的能力,蛇行稳定性最差,当增加了迫导向机构或各对角斜撑机构后.均可不同程度地提高车辆系统运行的临界速度。对于杠杆式迫导向机构,由于在车体、 2l图3四种转向架临界速度比较 鲫帅加orhM侧架和轮对之间附加了动力约束作用,相当r增加了车体和轮对之间的摇头刚度和侧架的纵向运动 约束,因此在上述工况下蛇行失稳的临界速度比常规三大件式提高了14km/h(锥型踏面及

20、 ISkm/h(磨耗型踏面:采用自导向径向转向絮后,由丁.轮对间对角斜撑的存在,在两轮对之间产生 了附加的剪切阿q度和弯曲刚度,同时一系轴箱刚度采Ii与其它几种方式相同的参数值.因此其蛇行 失稳的临界速度提高了17.5km/h(锥型踏面及19km/h(磨耗型踏面:而侧架问交叉杆的存在, 则在两侧架间提供了附加的纵向、横向和摇头约束.提高了转向架的抗菱刚度,车辆系统的运动稳 定性也有所提高。此外,本文还分别将各机构对车辆系统运动稳定性的影响进 行了研究.结果如以下图所示。 由图4可见,常规三大件转 向架车辆加装迫导向机构后,可 以大大提高运动稳定性。当导向 增益取6=0.25时.增大导向刚度 l

21、烈 静2.0MNfm,夕州“ 鞘/一 。卜si证瓣3sKf0或增大一系刚度Kpx,Kpy均 圈4导向刚度的影响 田5导向增益的影响 使临界速度升高。由图5可知,增大导向增益G和一系定位刚度,均可以提高车辆的临界速度。但 是在计算过程中发现,只有在导向机构的销轴间隙很小的情况下,导向机构的作用效果才比较显著, 间隙稍微增大时,其效果变差甚至失效,因此在设计及制造迫导向转向架时,应充分考虑精度要求。 图6为自导向转向架轮对间对角斜撑的刚度影响关系曲线.我们知道.为保证车辆系 统在通过曲线时轮对能处于对 中位置.必须使一系的纵向定 位刚度取较小的值。这必然会 导致稳定性变差,而采用自导 向机构.由于

22、在轮对间附加了 对角斜撑刚度KcB.其作用结果 弱岫。o。f罗蓊舞f岫掣一l 葺耐弱罗。二二二朗。j;K品蕊0热茅五 %L 510K阱15Kp;oM蕊” 图6自导向交叉杆刚度的影响 蹦7侧架交叉支撑问q度的影响使在一系定位刚度较小时.车辆系统仍然可以保持较高的蛇行失稳临界速度,图7为侧架交叉支棒 转向架交叉杆刚度K甜对临界速度的影响。可以看出两侧架问的交叉杆月度的提高也可有效的增大 车辆的临界速度.肌常规三大件转向架货车的计算结果可知,当一系定位剐度提高到一定程度时. 再增大其值对车辆的临界速度无甚影响,这可能是转向架较低的抗菱刚度抑止了临界速度的提高, 而采用侧架交叉支撑机构后,增强了抗菱形

23、变形的能力.因此车辆系统的稳定性可以大幅度地提高。 在计算过程中发现,当速度提高到一定程度后,车辆系统产生了准周期振动和混沌运动.在此按 文献10所述的刚体撮动时间历程图、相平面图、Poincare映射图和功率谱图研究货车系统由极 限环通过准周期的途径到混沌的过程,并给出了货车系统全局分叉图.由于车辆系统各刚体不同方 向的振动具有同样形式的分叉图.本文以一位轮对横向振动为例进行说明,其分叉图如下图所示。 图8为常规三大件转向架货车分叉图,图中ABC曲线是采用较小激扰谱得到的.其中A点的速 度VA=117km/h.可以近似的认为为车辆系统的线性临界速度,B区段为稳定的极限环曲线,B点的 速度VB

24、-229km/h。在该点车辆系统将产生二次分义从而由稳定的极限环运动变为准周期解,Bc区 域表示准周期解的幅值变化范围,C点速度Vc=256km/h,当车辆的运行速度大于vc时。系统将产生 混沌现象.使刚体的振动加剧并产生轮缘贴靠.运行品质恶化.DE和FG曲线是通过较大的激扰谱 得到的.可见当车速较低时,系统将产生一小段较小幅值的极限环运动,D点速度VD=84.5km/h为 车辆在该激扰线路的实际临界速度.当车速提高到Ve=96km/h,轮对的振动将跳跃到极限环FG,F 点速度h=79km/h,为车辆系统的非线性临界速度,可按文献2的方法得到,可见,车辆的非线22性临界速度远小于其线性临界速

25、度,而实际临界速度介于二者之 间。当车速大于。轮对 的振动又跳跃到极限环曲线。 由于稳定的和不稳定的极限环 总是相间出现的,在图中三条曲线 之间还应有不稳定的极限环存在, 只是因为数值积分方法只能求得系 统的稳定运动而且不稳定的极限 厂 捌蠢 一一二 匾磊寸 捌餐 ”:黥”“” 圈迫导向转向架贷车分叉图 圈常规三大件转向架货车分叉圈 环运动在车辆系统的实际振动中是不会出现的,没有什么实际意义。故图中没有给出不稳定的极限 环圈为迫导向转向架货车分叉图点速度为车辆系统近似线性临界速度。分叉点 、的速度可见,随着车速的提高迫导向转向架货车仍然会产生准周 期解和混沌运动只是当采用较大激扰时,不存在图所

26、示的一小段幅值较小的投限环振动点 速度 为非线性临界速度:当速度大于点速度时轮对的振动又会跳跃 到极限环曲线。此外,白导向转向架和侧架交叉支掉转向架的分叉圈形式与迫导向转向架车辆 的分叉图形式相同只是当激扰较大时自导向转向架的一位轮对的振幅较小整个振动过程中轮对 不会出现轮缘撞击钢轨的现象,其近似线性临界速度,非线性临界速度。而 侧架交叉支撑转向架货车的近似线性临界速度非线性临界速度 绪论 ()对于三大件转向架货车来说,由于在整个车辆系统中存在较多的非线性因素因此应用以前 的线性理论不能反映车辆系统运动稳定性的全貌必须采用非线性理论和方法进行研究 ()通过对各种形式的转向架货车的临界速度的计算

27、结果可见车辆系统在直线轨道上运行的实 际临界速度与线路的状况有关轨道激扰的不平顺幅值越大,稳定性越差;锥型踏面的临界 速度要高于磨耗型踏面;在常规三大件转向架的基础上加装追导向机构、自导向机构或侧架 交叉支撑机构均可不同程度地提高车辆系统的临界速度 ()本文应用数值分叉方法研究非线性货车车辆系统蛇行运动的全局稳定性其特性非常复杂, 随着车速的提高车辆系统会从平衡位置失稳而产生极限环运动不同的初始激扰其首次分 叉出极限环的速度不同,随着车速的进一步提高系统会二次分叉出准周期解,井由此途径 产生混沌运动,使运行品质急剧恶化。 参考文献 刘献柢杨绍普。陈慝利,段淑矩阵摄动理论在转向架横向运动稳定性分

28、析中的应用铁道车辆。() 京。王勇货车系统的非墁性动力学分析西南交通丈学学报,() 曾京车辆系统的蛇行运动分又及极限环的数值计算铁道学报。, 黄成荣。詹斐生机车非线性横向稳定性分析的数值分叉方法铁道学报,() 张卫华。沈志云车辆系统非线性运动稳定性研究铁道学撤,() 鼬咖, 陆启昭常微分方程的定性方法和分叉北京:航空航天大学出版社 陈式刚映射和混沌田际工业出版杜 王勇三大件转向架货车非线性稳定性研究碗:学位论文 三大件转向架货车非线性稳定性和混沌研究 作者: 作者单位: 王勇, 曾京 西南交通大学牵引动力国家重点实验室(成都 相似文献(10条 1.期刊论文 翁祖强 低速货车制动方向稳定性的探析

29、 -机电技术2006,29(3 本文结合试验分析了影响低速货车制动方向稳定性的主要因素,在此基础上提出了防止低速货车制动方向不稳定的基本措施. 2.学位论文 王勇 三大件转向架货车非线性稳定性研究 1998 该论文建立了具有35个自由度的三大件转向架货车系统的通用非线性数学模型,可分别进行普通三大件转各架货车、侧架交叉支撑转向架货车、自导向径向转向货车和迫导径径向转向架货车的非线性运动稳定性的计算分析.该文优选采用Newark显式积分方法以求解车辆系统非线性运动微分方程组.该论文运用数值方法分析货车系统的非线性运动稳定性,引入时间历 程图、相平面衅、庞卡莱映射图和频谱图等作为判别解的类型的分析

30、方法,并阐述了车辆系统的线性临界速度(Hopf分叉点的速度值、非线性临界速度(分叉图拐点的速度值及实际临界速度的概念,同时给出了近拟数值求解方法.最后,该文用数值积分方法分别对25t轴重常规三大件架向货车、自导向径向转向架货车、迫导向径向转向货车和侧架交叉支撑转向架货车进行 了蛇行运动稳定性特性的研究,给出了系统全局稳定性的分叉图,并对各种型式的转向架货车的蛇行失稳临界速度进行了对比.对各种机械及货车系统一系纵向和横向悬挂刚度等参数对非线性运动稳定性的影响也分别进行了研究. 3.会议论文 吕建波.吴光勇 一类货车稳定性的渐近解析分析 1987 4.学位论文 蒋科军 中型货车气压ABS模糊控制的

31、研究 2006 汽车制动防抱死系统,英文简称ABS(Anti-lockbrakingsystem,是在汽车制动时,用来自动调节制动压力的大小,防止车轮完全抱死,保持车轮最佳滑移率的一种主动安全装置。它能缩短汽车制动距离,提高汽车制动时的方向稳定性,并保持其方向操纵能力。目前,ABS是提高汽车制动安全性能最为有效且得到广泛应用的先进技术,已经成为现代汽车制动系统 的关键部件。当前,在国外一些发达国家ABS已基本普及,但我国的ABS研究起步较晚,拥有自主知识产权的ABS产品很少,装车率不高,一般都集中在中高档轿车和客车上,而且国内ABS市场基本被国外厂商占领。研究ABS技术对我国汽车产业的发展具有

32、现实意义,目前已成为我国汽车界的重要课题。 本文主要研究中型货车气压ABS技术,通过在传统的中型货车气压制动系统基础上应用技术含量高的机电一体化控制技术,实现车轮防抱死制动,提高中型货车的制动安全性能。文中详细探讨了汽车ABS的基础理论、一般结构、主要类型和工作原理。根据中型货车及其气压制动系统的特点,具体研究了中型货车气压ABS的结构方案和控制方法。 本文研究的中型货车气压ABS由制动压力调节器、轮速传感器和电子控制单元(英文简称ECU三大部分组成。该ABS总体结构采用两通道三传感器结构方案,控制方法采用基于滑移率控制的模糊控制。为了实现气压ABS的动态仿真,建立了汽车动力学的四个数学模型:

33、整车模型、单轮模型、轮胎模型和制动器模型。为了从理论上阐述模糊控制的原理,对模糊集合论 、隶属度函数、模糊推理和模糊逻辑控制理论做了比较详细的阐述,并利用Matlab/Simulink软件内的Fuzzy工具箱设计出了针对气压ABS的自适应模糊控制器。利用所建立的数学模型在Matlab/Simulink软件环境中对整个气压ABS进行了模拟仿真。仿真结果表明,气压ABS在防止车轮抱死、减小制动距离方面有明显效果,能保障中型货车在制动过程中的方向稳定性和转 向操纵能力。参照仿真结果,分析了影响气压ABS效果的主要因素,并对气压ABS的改进提出了参考性建议。 本文建立的仿真模型可以对气压ABS的效果进

34、行仿真预测,可为气压ABS进一步的研究设计提供借鉴,为中型货车气压ABS产品的开发提供了理论参考。 5.期刊论文 王勇.曾京.张卫华 铁道货车非线性稳定性 -交通运输工程学报2002,2(2 建立了具有35个自由度的三大件转向架货车系统通用非线性数学模型,可用于分析普通三大件转向架、侧架交叉支撑转向架、自导向和迫导向径向转向架货车的非线性动力学特性.模型充分考虑了轮轨相互作用关系及悬挂系统的非线性因素,运用数值分叉理论分析车辆系统的非线性运动稳定性,对各导向机构和交叉支撑机构对三大件转向架货车运动稳定性的影响分 别进行了研究,同时对货车系统有可能出现的准周期解及混沌运动也进行了探讨. 6.学位

35、论文 王卉子 C<,80>型重载货车车体结构的CAE分析 2009 货车的车体是供装载货物的部分,它的安全性是货物安全运输的保障。随着铁路货车运输向“高速、重载”的发展,对于车体结构的承载能力、外观形状和运行安全的要求也越来越高,因此CAE技术在车辆设计领域得到了广泛应用。利用CAE技术在生产之初对车体进行强度计算,动力性能分析和稳定分析,查找结构的薄弱区域从而改进结构,并在此基础上对车体 侧墙焊接结构进行焊接变形的预测和控制,对于车辆结构的设计、生产和提高焊接质量有着重要的指导意义。本文在对车体分析技术发展研究现状综述的基础上,采用由浅入深的研究策略,以C80型专用运煤敞车为研究

36、对象,分别从静强度分析、模态分析、稳定性分析和焊接变形预测,进行了一系列深入研究。主要内容包括: 运用I-DEAS软件建立C80型专用运煤敞车车体的几何模型和有限元模型,计算了三种工况条件下车体的当量应力和垂向弯曲刚度,结果均满足规范要求。 对车体的模态和稳定性进行了分析和研究。发现车体的振动模态较低,第一阶振型为整车一阶扭转,模态频率为4586Hz。在车体的屈曲分析中,发现在2800KN的压缩载荷下,车体的侧墙板和地板发生失稳,因此在发生失稳的区域增加纵向粱,以增加整车纵向刚度,从而提高车体的稳定性。 运用固有应变法对车辆的焊接构件侧墙进行焊接变形的预测,在现有结构和焊接工艺条件下,薄板侧墙

37、变形计算与实测结果一致,验证了仿真模型的正确性,从而证明固有应变法是一种快速有效预测焊接变形的方法,可以运用于车辆焊接结构变形预测和控制的研究中。 为了更好的控制侧墙的焊接变形,对影响焊接变形的各种结构参数和焊接参数进行了研究,主要包括:侧柱形式对侧墙焊接变形的影响,得到帽型钢侧柱比槽型侧柱有利于减小侧墙的焊接变形;运用正交田口试验方法,对影响焊接变形的焊接工艺参数进行正交试验设计,得到工艺参数的最优配比,结果表明在侧墙的焊接变形预测中,板厚对焊接变形结果 的影响最大,薄板越厚,焊接变形量也就越小,其次是电压、焊接速度和电流。在所提供的试验水平中,取板厚5mm、电压24V、电流180A和焊接速

38、度600mm/min时,可得到最小的焊接变形量;在跨距分布和薄板拼接方案对变形影响的研究中,发现构件的不同刚度分配,在相同的焊接条件下,将引起不同焊接变形;不同的热量分布也会影响到最后的焊接变形。因此控 制焊接变形应该综合考虑焊接热输入量的多少和热量的分布形式,以及结构刚度分布情况,刚度小的区域焊缝应稀疏一些,以减少焊接的热输入量,增加侧墙的整体刚度减少焊接变形。 7.期刊论文 杨啟梁.YANG Qi-liang 低速货车制动力分配系数分析 -拖拉机与农用运输车2006,33(2 制动力分配系数直接影响低速货车的制动稳定性,后轮侧滑是影响制动稳定性的主要因素.本文从满足制动距离和制动效率的要求

39、以及避免后轮侧滑三方面出发,导出了制动力分配系数的计算式,并介绍了制动力分配系数的选择方法. 8.学位论文 张利 载重、速度和道路条件对货车行车安全影响研究 2008 载重货车运输是道路货物运输的重要组成部分。根据有关统计资料,载重货车运输约占美国货运总量的67;在中国,这一比例为55。可见载重货车运输在货物运输中的重要地位。但是,随着货运向大型化、重载化方向发展,其对道路交通安全的负面影响也越来越明显。特别是货车超载的现象十分普遍,载货量的提高增大了货车操纵的难度,影响货车的运输效能。 本文首先分析了道路线形(直线、平曲线半径、曲线超高、曲线转角、坡度、坡长、竖曲线半径、线形组合、路面状况和货车超载对交通安全的影响。通过对道路几何线性与交通事故间的关系进行相关性统计分析,找出了对货车安全影响明显的道路因素,包括平曲线半径、纵坡坡度和纵坡坡长。用仿真软件Trucksim6.0,以平曲线半径、载重、超高、坡度和速度为 实验要素,进行了仿真实验。通过仿真实验,最终得到了重载货车安全阈值表,并提出了货车事故预防的对策。为交通工程师和决策者预防货车交通事故的发生、提高公路运营管理水平提供了理论依据和数据

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