3B0轴式机车底架疲劳强度分析

结合有限元和多体动力学仿真方法,探究3B₀轴式机车运行工况对底架疲劳强度的影响。结果表明:3B₀轴式机车底架受力矩作用中间转向架橡胶堆支反力小于两端,致使中间转向架橡胶堆高出两端;随着机车运行线路恶劣程度的增加,车体两端垂向振动大于中间部位且比值逐渐增大,易引起中间转向架橡胶堆支撑不足;机车运行线路条件恶劣时,垂向和横向振动载荷将引起牵引座和横向止挡焊缝附近疲劳伤损。     

某重型载重车辆振动分析和控制

为了有效消除某重型载重车的驾驶室水平晃动,对车架和驾驶室悬置进行了综合有限元模态分析, 分析了载重车驾驶室和车架的前6阶固有频率及模态振型特征.结合试验测试的路面激振信号分析,对车架有限元模型进行了动力优化.实际结果表明,驾驶室侧向弯曲模态固有频率与路面随机激励频率错开3～4 Hz后,减小了驾驶室的横向振动,改善了该型载重车的平顺性.     

新型双变频振动结构及其振动特性研究

针对金属材料强度研究中的高、低频复合振动载荷加载问题,提出一种新型双变频振动结构。首先,建立了该结构的动力学模型,并给出了详细的运动学方程。其次,建立了双变频振动结构的三维模型,利用ANSYS有限元分析软件对其关键的齿轮箱部件进行了模态分析验证,并构建其控制系统。最后,对双变频振动结构的实验机构进行了振动特性实验研究。实验结果表明,该结构的高频与低频振动均可实现并可控,能够提供单频振幅以及双频叠加振幅,其振动特性实验数据与动力学模型的分析结果吻合,证明了动力学模型的正确性。     

基于Simulink分析驱动系统弹性架悬横向振动特性

从工程实际应用出发,建立具有3自由度的驱动系统弹性架悬的半机车横向动力学简化模型。根据达朗贝尔原理,列出各刚体的振动微分方程,并建立Simulink振动系统仿真分析模型,比较分析不同频率(速度)及不同横向连接刚度参数下的驱动系统振动特性。结果表明:各刚体横向振动加速度随运营速度的增加而增大,其中车体受到横向激励振动甚微,构架及驱动装置在弹性元件的作用下能够有效衰减至一个稳定的振动状态,且横向振动加速度幅值处于较低的范围内(0~0.2g),有利于提高机车横向稳定性;当驱动装置与构架之间横向连接刚度在0~1.0MN/m范围内时,驱动装置能够快速衰减至稳定振动状态,保证机车在运营过程中有较低的横向振动能量,从而减小轮轴的横向作用力。     

大行程机械臂系统滚子链传动特性研究

针对目前机械臂传动系统设计制造成本较高,在一般简易场合使用局限等问题,给出一种基于滚子链传动的新型机械臂系统,并针对系统关键部件滚子链传动系统,通过运用多体动力学理论和拉格朗日方法,分析得到机械臂系统滚子链传动横向振动模态特性。研究结果表明:通过对比大行程滚子链传动与非滚子链传动机械臂运行特性,本模型所提出的具有制造成本较低新型机械臂系统方案可以较好地解决一般简易场合使用传统机械臂使用局限的问题;在理想轨迹下滚子链传动与非滚子链传动机械臂运行特性差异较小,满足一般对操作精度要求不高的机械臂使用要求;链传动横向振动各阶固有频率随着链长的增长而减小,传动速度对链传动横向振动影响较小,链条张力对链传动横向振动影响呈现线性变化关系,随着张力的增加固有频率也逐渐增加。     

低轮轨摩擦因数对高速列车横向运动稳定性影响

针对某高速列车头车出现的车体低频(1Hz~2Hz)横向晃动问题,在SIMPACK软件中建立头车动力学仿真模型,应用数值仿真计算的方法研究头车模型在低轮轨摩擦因数下的横向运动稳定性。经模态分析、动力学响应分析以及安全性和平稳性指标的计算,得出结论:头车出现低频横向晃动的根本原因在于低锥度、低轮轨摩擦因数下车辆模态阻尼和临界速度降低;车辆在低锥度、低轮轨摩擦因数下发生蛇行运动的模态频率为1.3Hz左右,且为一次蛇行;增大摩擦因数在一定程度上有利于提高车辆横向平稳性指标。     

两种米轨机车转向架动力学性能分析

在广大山区,由于受到条件的限制,线路往往依山势而建,条件差,半径小,高差大,对机车本身性能要求较高。针对某型专门适用于山区线路设计的3B0米轨机车,建立车辆动力学模型,对比原始转向架和加装了横动装置的改进型转向架,对机车动力学性能进行分析。结果表明:在直线运行工况下轮轴横向力与脱轨系数最大值出现在中间转向架第三轮对,与原始方案相比,改进方案机车惰行工况下脱轨系数和轮轴横向力都较大;在R60的小半径曲线工况下,二系橡胶堆无法提供足够的横向剪切变形,而通过加装横动装置能够补偿车体与构架间巨大的横向偏移与扭转变形,大大减小轮轨横向冲击。     

C0-C0米轨内燃机车横向动力学性能分析

针对C₀-C₀米轨内燃机车建立动力学模型,分析了多种直线和曲线工况下机车平稳性和运行品质。结果表明:随着运行速度的增加,机车横向平稳性和加速度最大值呈上升趋势,指标在不同测量位置由大到小依次为前司机室、后司机室、车体中心;对于曲线工况,机车横向平稳性最大值逐渐增加,司机室大于车体中心,而横向加速度最大值在曲线半径为130m、800m、1200m时分别呈现线性增长、双线性增长和先降低后增长的趋势。     

基于复合喷气压电驱动器的柔性机械臂振动控制

空间机器人和大型柔性空间结构在航天器调姿、变轨、外部扰动的情况下将引起振动问题,其低频大幅值振动将持续很长时间,这将影响航天器系统的稳定性和控制精度.为了快速抑制低频大幅值振动及残余振动,提出采用复合可控反作用力幅值的喷气式驱动和压电陶瓷驱动方案进行振动控制.进行基于复合控制的柔性臂系统动力学建模并给出控制算法.设计并建立柔性机械臂试验平台,构建气动驱动控制回路及压电驱动控制回路.进行基于压电陶瓷驱动器、喷气式驱动器及复合喷气和压电驱动器的柔性臂大幅值低频模态振动控制的几种方法试验比较研究.试验结果表明,采用的控制方案和方法既可以快速地抑制柔性机械臂统的低频大幅值振动,又明显地同时抑制高频和低频小幅值残余振动.     

径向转向架机车垂向振动问题分析

某C0-C0轴式机车的线路试验表明,一台新研制的机车遇到新的动力学问题--机车虽然具有很好的横向性能与曲线通过性能,但垂向振动加速度很大.针对这一特殊情况,通过频率分析法确定产生这一问题的原因,认为实测中出现的垂向振动加速度大的现象是一种长期以来铁路机车车辆可能都忽略的新的动力学现象--轮对纵向动力学,同时指出这也是导致机车非正常磨耗即踏面剥离的原因之一.     

车身结构振动与车内噪声声场耦合分析与控制

车内低频噪声直接影响其乘坐舒适性,应用有限元和模态分析技术对汽车车身结构振动和车内噪声耦合问题进行了研究,利用有限元法找出车身结构动态特性和空腔声学特性,与试验模态结果进行比较,两者在低频范围内基本一致。在此基础上,应用声—固耦合理论对该车身结构振动与车内噪声耦合进行了研究,得出的结论为降低由结构振动引起的车内低频噪声提供了理论依据。     

高原机车悬挂方案对车辆振动特性的影响

针对青藏铁路冻土带路基下沉问题,为了实现高原机车转向架低动力作用,基于车辆多体系统动力学理论,建立了两种不同悬挂方案的高原机车动力学模型,研究了不同一、二系悬挂刚度比μ对车体、构架以及轮轨垂向振动的影响。发现一、二系悬挂刚度比在0.5~3范围内变化时,轮轨垂向力和构架垂向振动加速度增大了11.24%和12.2%,车体平稳性指标和垂向加速度分别减小了11.3%和15%,并分析了高原线路上两种悬挂方案机车动力学特性。计算结果表明,选择刚度较大的二系悬挂,虽然一定程度上恶化车体平稳性指标,但较小的一系刚度在中低速范围内,能够降低由轨道不平顺引起轮轨垂向冲击,显著抑制了对轨下部分损伤较大的低频振动,减小运行过程中机车对轨下部分的损害。     

高速动车组车下设备对车体振动传递与模态频率的影响机理研究

提出包含车下设备的高速动车组整备状态车体模态频率数值计算方法,并通过有限元分析及模态试验,验证该方法的准确性。理论研究车下设备对车体振动传递特性的影响,定义车体的名义垂向一阶弯曲模态频率,并结合数值计算、振动传递分析与模态试验分析,分析车下设备悬挂参数对车体模态频率的影响机理。研究表明,采用弹性吊挂的车下设备将与车体形成耦合振动系统,且耦合振动系统在原车体垂向一阶弯曲模态频率附近产生一个新的低频振动分量和一个新的高频振动分量;低频振动振型为车下设备垂向振动与车体垂向一阶弯曲振动同相,高频振动振型为二者反相振动;随着车下设备悬挂刚度的变化,车体的名义垂向一阶弯曲频率将会发生"频率跳变"现象。     

某地铁车Tc1振动特性及振动传递分析

为研究某地铁车Tc1振动特性及振动传递,对该地铁车进行了线路振动模态试验。首先提取60 km/h下稳态30 s振动加速度,利用Test.Lab软件识别了车体及构架工作模态参数,然后在时域方面以6 s的时间段确定平均最大值和有效值,对该地铁车的动力学性能进行了评价。频域方面利用振动加速度频谱图的峰值点确定车辆振动主频。最后计算了各频段下由轴箱到构架、构架到车体的频域传递率。结果表明,该车辆的轴箱悬挂系统对高频振动具较好减振效果,空簧悬挂系统对低频振动有很好的减振效果。     

气体静压轴承单跨四圆盘结构稳定性试验分析

在气体静压轴承支承的单跨四圆盘结构转子试验台上,试验研究轴承-转子系统的振动特性。采用轴心轨迹、时域分析、频谱图等振动测试分析方法,呈现了半速涡动、双低频、低频共振等非线性动力学现象;分析了半速涡动、双低频、低频共振随转速的变化关系,定性分析了工频与低频的能量转化关系。结果表明:升速过程中采用较高升速率可避免低频振动的发生,降速过程中过大的降速率会引起半速涡动及双低频振动现象;试验中低频振幅增加导致工频能量减少,转速下降。     

基于有限元结构动力学模型的塔架振动分析

为深入了解风机塔架的动态特性,并解决运行过程中的塔架振动问题,研究了塔架有限元动力学方程的建模方法,建立了塔架动力学方程; 依据动力学方程,研究了塔架模态的求解方法,得到了塔架基础刚度、塔架质量及塔架刚度对塔架模态的影响趋势,为风机塔架制造、安装过程提供理论参考依据。并依据动力学方程,研究了塔架动力学相应的求解过程,进而设计了基于塔架激励减缓的多目标变桨控制方法,仿真和风场实验结果表明,此方法可有效减小塔架振动告警,减小风机停机次数,从而提高发电量。     

以多体动力学模型为基础的后驱车辆轰鸣性能开发

针对某款后驱车辆在运行过程中异常明显的车内轰鸣问题,对整车进行轰鸣试验,确认轰鸣振动的状态。同时,对该后驱车辆的传动系统进行台架扫频试验,以研究传动系统共振模态对轰鸣振动的影响。借助ADAMS软件搭建整车多体动力学模型,利用对标后的模型进行模态解析计算,对轰鸣振动的发生机理进行研究,进而制定改善轰鸣振动的方案,同时在实车上进行验证。结果表明：针对离合器刚度及传动轴振动的改善方案能够有效地解决后驱车辆的轰鸣问题。     

椭圆齿轮驱动的结晶器非正弦振动系统振动特性研究

为解决椭圆齿轮驱动的连铸结晶器非正弦振动系统的低频共振问题，建立了该系统的动力学模型，推导出动力学方程。结果表明，时变参数决定共振频率，激振力幅值决定共振峰值，合理设计弹簧刚度、预压力，减小铸坯摩擦力可大大减小共振峰值，提高结晶器运行平稳性。     

活塞销偏置对非道路柴油机振动与噪声的影响研究

基于发动机活塞运动方程及柔性多体动力学理论,运用模态综合方法对机体和曲轴进行模态缩减,建立了活塞动力学计算及整机多体动力学仿真模型,通过模态试验对有限元仿真模型的准确性进行验证。仿真分析了不同活塞销偏置量对活塞动力学及发动机振动噪声的影响规律,结果表明:随着活塞销负偏置量的增加,压缩上止点附近的活塞敲击时刻提前,敲击能量逐渐减小。不同活塞销偏置方案下,发动机机体、汽缸盖罩、油底壳、齿轮室罩及飞轮壳均在二阶谐次下振动较剧烈,当活塞销偏置-1.6 mm时,振动最剧烈。随着活塞销负偏置量的增加,各部件表面辐射声功率级先减小后增大,在1/3倍频带500～1 250 Hz中心频率的表面辐射声功率级较大,活塞销偏置-0.4 mm时声功率级最小。综合活塞动力学、振动及噪声特性的分析结果,此发动机的活塞销负偏置设计值应取0.4～0.8 mm最好。     

高铁车辆间油压减振器特性及对高铁动力学性能的影响

优化车端悬挂及其核心部件对提高高速列车的运行动力学性能具有重要意义。以某动车组车辆间减振器为研究对象,通过分析其阀片式阀系的流量-压力特性,建立了其阻尼特性的参数化模型,并通过产品台架实验验证了仿真结果和理论模型的正确性。基于SIMPACK软件环境建立了该动车组的多体系统动力学仿真模型,研究了车辆间减振器阻尼系数对动车组动力学包括会车响应的影响,结果表明：车辆间减振器能明显地抑制车辆正常运行期间车端的复杂横向振动,提高乘坐舒适性,还能极大地抑制会车期间车体的大幅复杂横向晃动尤其是车体侧滚,并减小轮轴横向力和脱轨系数,增强高速列车的整体性和安全性。所获得的车辆间减振器参数化数学模型、车辆多体动力学仿真模型以及研究结果为下一步该车辆间减振器阻尼特性的动力学优选以及减振器产品本身的优化设计提供了基础。