铁道车辆吸能式防爬器垂向屈曲研究

为抑制列车碰撞时的相互爬车程度,列车端部均安装吸能与防爬功能一体的吸能式防爬器。然而,列车碰撞事故调查发现吸能式防爬器有时会出现明显的垂向屈曲,导致其碰撞吸能和防爬能力大幅度降低。为此,提出多刚体动力学和有限元理论相结合的仿真分析方法,再现吸能式防爬器垂向屈曲失效的动态过程。此外,仿真计算表明随着碰撞列车之间差异加大,相邻车辆爬车速度明显增加,其最大爬车速度可以达到1.5 m/s。与此同时,吸能式防爬器发生明显的垂向屈曲,导致相互啮合的防爬齿发生脱离、失去防爬约束能力。不仅如此,相比于理想条件下的纵向压溃,发生垂向屈曲后的吸能式防爬器吸能能力大幅度降低,其平均压溃力由566.3 kN降低至348.1 kN,减少了38.5%,碰撞吸能量也由367 kJ降低至169 kJ,减少了53.9%。     

导向蜂窝式防爬器吸能特性的试验研究

中间防爬器是安装于列车各车厢连接位置界面的被动安全防护装置，用于吸收意外碰撞事故中的冲击能量。为验证所研制的某型列车中间防爬器是否满足轨道车辆装车的严苛性能要求，根据《EN15227:铁路应用-铁路车辆车体的耐碰撞性要求》的标准要求，对导向蜂窝式防爬器产品样件的结构性能及吸能性能进行系统的试验研究。研究结果表明，该导向蜂窝式防爬器产品满足垂向承载性能测试、静压测试、撞击刚性墙、错位40 mm对撞测试等性能要求。     

列车蜂窝式防爬器耐撞性仿真分析

根据要求针对轨道列车蜂窝式防爬器进行设计,并基于Workbench及LS-DYNA有限元仿真分析软件,对防爬器吸能性能进行分析,包括峰值缓冲力、平均缓冲力、缓冲行程及吸能量等,最后通过台车冲击实验进行了验证.仿真分析及台车冲击实验均对防爬器应用中的两种工况进行了研究,单个防爬器碰撞及两个防爬器垂向错位40mm对撞.结果表明,仿真分析结果与实验结果吻合度较高,所设计防爬器满足吸能及防爬要求.     

轨道列车被动防护装置及应用

介绍了轨道列车的被动防护系统,将碰撞过程中列车的缓冲吸能过程分为4个阶段,即车钩吸能阶段、防爬器吸能阶段、主吸能器吸能阶段及车体大变形吸能阶段。结合各个阶段被动防护要求对车钩吸能系统、防爬器、主吸能器进行了总结分析,对车钩缓冲系统中的橡胶缓冲器、弹性胶泥缓冲器、液气缓冲器、胀管式缓冲装置及其应用进行了分析;对压溃式防爬器、胀破式防爬器、切削式防爬器以及铝蜂窝主吸能器及其应用进行了分析。     

地铁车辆蜂窝式防爬器的结构设计及优化

为研究某型地铁车辆蜂窝式防爬器的吸能特性，根据轨道车辆耐撞性标准，对其吸能区域的结构进行合理设计，进而研究了不同薄壁壳厚度和蜂窝厚度下蜂窝式防爬器的吸能特性。利用四次多项式响应面代理模型拟合出其压缩力效率，并运用多岛遗传算法对其压缩力效率最大值进行寻优。结果表明：多级蜂窝式防爬器的比吸能和压缩力效率都明显优于相同质量下的单级蜂窝式防爬器和圆管式防爬器；薄壁壳壁厚对多级蜂窝式防爬器的撞击力影响较铝蜂窝壁厚更为显著；通过使用四次多项式响应面法和多岛遗传算法在设计空间中寻找到其最优的壁厚组合，压缩力效率比优化前提高了6.03%，相较圆管式防爬器提高了60.96%；该防爬器在压缩力效率和比吸能方面具有明显优势，应用于地铁车辆的吸能防爬环节将发挥其重要的作用。     

跨座式列车车体耐碰撞性研究

以某6辆编组的跨座式列车作为研究对象,建立了跨座式列车车体的有限元模型,利用显式有限元软件LSDYNA对其进行动态仿真。同时给出了获得跨座式列车最大安全碰撞速度的方法,分析了跨座式列车在整备状态下以一定的初速度撞击另一列处于静止且无制动状态的相同列车。基于EN15227标准,对数值仿真结果进行评估,从而得出跨座式列车的最大碰撞速度为24km/h。依据仿真结果,提出了将吸能防爬装置靠前安装,弱化司机室的纵向刚度的建议,对改善车体的耐碰撞性,提高列车碰撞的最大碰撞速度具有一定的工程参考价值。     

车体弯曲对爬车程度影响的研究

为了更加真实地还原列车碰撞的原始过程,提出在列车碰撞研究中加入对车体弯曲刚度的模拟方法,该方法可以更加准确地模拟出列车碰撞过程中车体弯曲刚度对列车爬车程度的影响,同时研究了车体质量、质心高度以及点头频率等影响车体弯曲的因素。研究结果表明,随着碰撞列车之间的差异逐渐增大,车钩之间的最大垂向位移明显增大,爬车的趋势也越加明显,相比于碰撞质量和点头频率,车体质心高度对不同的车体弯曲刚度更加敏感;不同的车辆设备布置情况以及载客状况,会使车钩产生不同的初始垂向位移,垂向偏移量越大,对车体弯曲的影响就越大;车辆之间的撞击力也会影响车体的弯曲,其中防爬器的力特性曲线对弯曲刚度的影响最大,车钩力特性曲线其次,车体力特性曲线则几乎没有影响。     

城市轨道车辆防爬器开发研究

探讨了城市轨道车辆防爬器的设计原理，并通过试验和非线性动态有限元仿真技术研究了圆管这一基本吸能元件的能量吸收特性，获得了一致的结果。在此基础上对两种不同型式防爬器内芯的吸能特性进行仿真计算和分析比较。     

地铁头车底架结构耐撞性的优化研究

基于地铁碰撞事故的严重性,利用非线性有限元软件LS-DYNA对地铁头车车体碰撞过程进行了数值仿真,并根据计算结果对车体底架进行了优化。结果表明,优化后防爬器先于车体底架发生变形,保护了车体结构,头车耐撞性较之前有了显著的提高。     

轨交防爬装置频谱特性分析

轨交防爬装置的模态参数是对其进行其它动力学分析的基础,本文拟从试验、仿真两种方法进行研究:有限元仿真采用Abaqus中的Lanczos法进行求解;试验采用力锤激励方式,多点激励、多次测量得到防爬器结构模态参数。并对试验与仿真得到的结果进行对比分析,得出结论:当只关心防爬器结构一阶模态振型与频率时,可以用仿真计算结果代替试验。     

关于自由度的计算

关于自由度的计算,已经引起了世界上许多学者的注意。本文提出了“根据机械系统的闭合特点,割断机架分析末杆运动,在同一瞬间把末杆与机架焊接,重新形成原机械系统”的理论,来计算机械系统（包括机构、结构）的自由度。本文阐明了机械系统中的静不定次数和自由度数的内在联系;为判断机械系统能否实现有限位移提供了必要性判据,同时为判定机械系统是否能作为结构提供了充分性判据;揭示了静不定和自由度的物理意义;严格地说明了把机构分成六个族是错误的,机构分族的观点是毫无意义的。根据上述理论,我们导出了闭合数计算公式、自由度数计算公司以及静不定次数计算公式。用这些公式可以毫无例外地按机械系统（包括机构、结构）的构造,正确地计算出它的自由度数和静不定次数。     

RV减速器针摆传动啮合特性分析

在分析RV减速器的传动原理和结构特点的基础上,从系统角度出发,考虑RV减速器两级传动系统耦合变形、摆线轮轮辐结构以及轴承刚度,建立了RV减速器啮合特性分析模型。对RV减速器针摆传动啮合特性进行了仿真分析,具体讨论了摆线轮轮缘厚度、修形量以及载荷大小对啮合特性的影响规律。同时根据所建立的分析模型对RV减速器的扭转刚度进行了分析。最后通过对RV减速器进行了针齿壳齿根压应力实验测试以及扭转刚度实验测试,验证了仿真分析的正确性。     

球开蜗杆砂轮的磨齿原理及其球基螺旋面参数

提出用球开蜗杆砂轮连续分度展成磨削内齿轮的概念,阐述了其磨齿原理.建立了砂轮的球基渐开螺旋面议程和分度球面螺旋线方程,给出螺旋运动参数,螺旋线导程,螺旋升角的定义及计算式.     

CONSIDERATION OF THE FORM OF THE UNDEFORMED SECTION OF CUT IN THE CALCULATION OF MACHINING FORCES

For the calculation of machining forces in turning processes, the empirical equation of Victor and Kienzle has been established as a common model. However, the model has some constraints. The undeformed chip thickness has to be higher than 0.1 mm and the ratio of undeformed chip width and undeformed chip thickness has to be higher than four. This means that the equation cannot be used for several combinations of process parameters. This paper shows an approach to calculate the machining forces for any form of undeformed sections of cut based on the approach of Victor and Kienzle. In order to achieve this, the undeformed chip thickness and the undeformed chip width are defined in a new way. Furthermore, the direction of chip flow is considered to determine the feed and passive force components.     

球形滚刀的理论研究

对球面螺旋面进行深入的理论研究。给出了球面螺旋线导程、螺旋运动参数、球面螺旋升角的定义及新公式。建立了球形滚刀各螺旋面方程、刃口方程及侧后角计算等一整套新公式,可作为设计制造滚刀时的参考,总结出球形滚刀存在的有理论误差及减少误差的方法。最后给出了设计实例。     

车辆主要噪声源识别方法的研究

描述了车辆车外主要噪声源的两种常用识别方法即声强法和声压法,给出了小客车车外噪声源的声强法和声压法的对比识别结果。这两种方法对比识别结果表明：在声源愈单一的情况下,声强法与声压法识别结果的相差愈小;在声源愈复杂的情况下,声强法与声压法识别结果相差愈大。     

圆管凸缘整体成形技术的研究

对圆管凸缘一步及多步整体成形工艺进行了研究,采用有限元数值模拟方法分析了圆管坯料尺寸、摩擦等因素对成形过程中金属流动的影响及缺陷产生的原因。给出了2种内径、3种壁厚情况下,成形凸缘宽度－极限摩擦因数关系曲线,提出了圆管镦锻凸缘成形极限图的概念。并依据数值模拟结果进行了圆管镦锻凸缘一步整体成形试验,试验结果显示所成形的圆管凸缘符合数值模拟预测的结果,说明所提出的成形极限概念对圆管凸缘整体成形技术有指导意义。     

轮轨滚动接触疲劳现象分析

论述轮轨滚动接触疲劳破坏的几种典型现象，定性地分析它们的起因和发展过程。介绍我国部分铁路现场轮轨接触表面的疲劳破坏调查情况，给出由非赫兹滚动接触理论分析计算的我国铁路轮轨接触表面作用力分布情况。计算结果表明我国铁路轮轨接触表面疲劳现象如此严重的主要原因之一是轮轨型面不配匹和轨底坡设置不合理。并论述该领域今后的进一步研究方向。     

五足步行机器人步态研究

将五足步行机规则步态分为奇异和非奇异两大类型,对步态各类数、负荷因子取值范围、稳定行走条件以及稳定裕度求算进行了分析,所得结论对于指导五足机的机构和实用步态设计有重要理论意义。     

技术创新的源泉--知识的条件性

人类文明和科技进步源于创新。创新的内涵源于知识的拓新,而知识拓新又源于知识本身的特征──条件性。自觉地还是自发地运用知识的条件性,具有很大的效果差异。自觉地认识知识的条件性并转化为方法,可加快和顺利地开拓创造性思维,把难题化解,并进行物化,以获得新成果。