上海地铁车辆统型车轮疲劳强度分析

为分析上海地铁车辆统型车轮的疲劳强度,建立上海地铁车辆统型车轮和上海地铁11号线车轮的有限元模型,依据国际铁路联盟的UIC标准以及欧洲的EN标准模拟车轮在直线、曲线和道岔等工况下的应力;分析车轮疲劳强度的计算方法,并依据Haigh图评估分析这2种车轮的疲劳强度.结果表明,2种车轮均具有良好的静强度和疲劳强度性能,都能满...     

基于MSC Nastran的高压接线箱静强度分析

地铁用高压接线箱必须满足在复杂工况作用下的静强度要求.依据标准BS EN 12663 1:2010的要求,用MSC Nastran分析某地铁用高压接线箱静强度.分析结果表明该地铁用高压接线箱所用材料满足强度要求.     

Abaqus重启动分析技术在风力机齿轮箱弹性支撑强度分析中的应用

齿轮箱弹性支撑强度分析系统大、组件多、网格多和工况多,常规的有限元分析时间很长、效率很低.采用Abaqus的重启动分析技术,对风力机齿轮箱弹性支撑进行强度分析,将复杂分析工况进行简化,大大地缩短分析时间,提高分析效率,且对分析精度没有影响.     

基于有限元法的动车组轴箱强度分析

针对目前高铁线路上所使用的动车组列车,通过提取关键部位的载荷谱进行寿命分析,利用有限元法在UIC615-4的标准下,分超常载荷工况和模拟运营载荷工况对轴箱体分别进行静强度和动强度分析.得到在超常载荷工况下和模拟运营载荷工况下,轴箱体所受最大应力都出现在轴箱转臂右侧的孔的位置,其应力值的大小分别是175.29 MPa和9...     

长玻纤增强热塑性复合材料车轮径向载荷下的强度仿真

为提高复合材料车轮仿真的准确性,采用高性能长玻纤增强热塑性复合材料作为车轮材料,探索在考虑材料各向异性的情况下联合使用Moldflow,Digimat和Abaqus对车轮强度进行仿真的方法,并针对具体车轮采用该方法按照国家标准进行径向载荷下的强度仿真与分析.研究结果表明：复合材料各向异性特性对车轮应力、应变的分布及最大值均有较大影响;在同一位置是否考虑材料各向异性影响得到的应力值最大相差达314%.该方法可提高长玻纤增强复合材料车轮强度仿真计算结果准确性,可为车轮的进一步轻量化提供参考.     

静止和旋转孤立车轮局部流场的评价

为研究车轮周围流场特征,分别对某孤立车轮静止和旋转工况下周围流场进行数值研究,并给予试验验证.计算采用定常雷诺时均纳维斯托克斯方程.在1∶15的模型风洞中进行试验.数值模拟结果与试验数据吻合.针对数值模拟结果,详细分析静止和旋转孤立车轮周围流场的流动情况、表面压力因数、气动阻力因数和气动升力因数等,得到孤立车轮旋转对车轮附近局部流场的影响以及形成机理.车轮的转动使总体压差减小,降低气动阻力和升力,改善气动性能。     

气动载荷对高速列车车体疲劳强度的影响

随着列车运行速度的提高,气动载荷对强度的影响越来越显著。为加强列车气动载荷强度,根据高速列车在线路运行实际情况设置了四种气动载荷工况:明线会车,隧道通过,隧道会车和侧风。利用空气动力学原理计算得到四种气动载荷工况的数值,将得到的数值施加到高速列车车体有限元模型上,进行气动载荷的静强度和瞬态响应分析。计算分析结果表明,四种工况下的静强度结果都小于车体材料的允许用的应力,最大位移变形均发生在车体底部;利用Fluent软件仿真获得列车在空旷地带以380km/h速度交会的气动载荷时间历程,接着在ANSYS软件中对车体完成气动载荷瞬态响应分析,得到气动载荷对车体结构强度的影响,为车体强度优化设计提供了参考。     

辐辋过盈装配应力对径向载荷作用下钢制车轮强度的影响

为分析商用车钢制车轮辐辋过盈装配应力对径向载荷作用下钢制车轮强度的影响,对轮辐、轮辋间过盈装配产生的应力进行有限元仿真,并施加车轮所受的径向载荷,获得车轮在过盈装配和径向载荷共同作用下的受力状态。研究结果表明：在仅考虑过盈装配、仅考虑径向载荷作用以及同时考虑过盈装配与径向载荷作用这3种情况下,轮辐、轮辋的应力状态有较大差别。当轮辐、轮辋间过盈量为0.8 mm时,轮辐的最大应力较小,高应力区域较小。     

基于Abaqus的汽车燃油系统结构强度分析

以Abaqus的静力学分析为基础,采用非线性接触和变形分析方法,对不同工况下的汽车燃油系统进行结构强度分析,分别得到燃油箱和绑带在普通工况与极限工况下的应力应变状态以及变形量.计算结果基本符合客户的设计规范要求.结果表明:通过Abaqus的静力分析模块进行的结构强度分析,可以为燃油系统的设计和性能评估提供重要参考和依据.     

轮辋与轮辐间焊缝参数对钢制车轮弯曲应力影响的仿真分析

为考察轮辋与轮辐间焊缝对钢制车轮强度的影响,建立包括该焊缝在内的钢制车轮的有限元模型,分析在弯曲载荷作用下,钢制车轮轮辋与轮辐间的焊脚高度、焊缝截面形状以及焊缝布置位置对车轮应力的影响.仿真结果表明:对于该钢制车轮,轮辋与轮辐间焊脚高度可以由目前的3.5 mm减至2.5 mm,这为焊接工艺参数的调整提供一定参考;焊缝截面边界为直边时焊缝处应力较小;当每段焊缝的一半对着通风孔时焊接区域应力较小.该仿真分析可用于钢制车轮轮辋与轮辐间焊缝结构的优化,并为钢制车轮在弯曲载荷作用下的疲劳寿命估算提供更准确的应力计算结果.     

Verification of Applying Mg-Alloy AM60B to Motorcycle Wheels with FEM

To promote the application of Mg alloy to motorcycle wheel to reduce weight, the fatigue analyses of wheels made of A356, AM60B and redesigned AM60B under the same service condition were carried out, revealing that the peak stress is reduced by 25.6% and stress distribution becomes more uniform in Mg-alloy wheel due to its lower elastic modulus in comparison with Al alloys. The service stress level of redesigned Mg wheel is relaxed further because of its optimized structure by altering the spoke configurati...     

耦合车轮导向机理分析及导向性能对比研究*

不同耦合方式的车轮,其车辆的导向性能有明显不同.建立传统轮对、独立旋转车轮、纵向耦合轮对和弹性阻尼耦合轮对转向架动力学模型,分析其导向机理及纵向蠕滑力的产生,通过仿真确定不同耦合方式车轮车辆的曲线通过规律.计算结果表明传统轮对能够产生同位车轮大小相等、方向相反的纵向蠕滑力且导向能力最优;独立旋转车轮不能产生纵向蠕滑力,通过曲线时只能依靠轮缘进行导向;纵向耦合轮对产生同侧前后大小相等、方向相反的纵向蠕滑力,导向能力优于独立旋转车轮;弹性阻尼耦合轮对产生的纵向蠕滑力规律与传统轮对纵向蠕滑力规律基本一致,其导向性能略差于传统轮对,优于纵向耦合轮对.     

轨道车辆车轮辐板阻尼层对其降噪效果的影响分析*

采用模态叠加法求得阻尼车轮导纳特性,利用已建立的轮轨滚动噪声预测模型,以轮轨表面粗糙度为激励,分析了辐板阻尼层与其厚度对阻尼车轮振动与声辐射特性的影响规律.首先,建立了阻尼车轮三维实体有限元模型,采用Block Lanczos方法计算车轮模态特征;其次,利用模态叠加法求得车轮在单位荷载激励下的频响函数;然后,利用虚拟激励法求得车轮在粗糙度谱激励下的频域振动特性;最后,依据车轮动态响应通过解析的方法求得车轮声辐射频域特性.计算结果表明:(1)车轮辐板敷设阻尼层对车轮1000Hz以下频率的振动与噪声的抑制作用不明显,而对车轮1600Hz以上的高频振动具有良好的抑制作用;(2)车轮辐板双侧敷设阻尼的降噪效果优于单侧阻尼;(3)阻尼层可以有效抑制车轮振动,且车轮辐板敷设阻尼层厚度越厚效果越明显.     

基于特征造型的重载货车辗钢整体车轮结构设计优化

为减轻重载货车车轮的质量、提高使用寿命,将常规的设计优化方法、参数化特征造型和有限元分析结合,进行重载货车辗钢整体车轮设计优化.以车轮轻量化为优化目标,基于特征建模方法确定设计变量,用有限元分析确定车轮强度和刚度的约束条件,建立辗钢整体车轮的设计优化模型.设计优化和参数化特征造型为有限元分析提供轮辐的几何尺寸,有限元分析主要进行优化后的车轮应力分析,并判断优化后车轮应力是否得到改善.参照＂GB 8601—1988铁路用辗钢整体车轮＂,采用通用CAD/CAE软件建立重载货车辗钢整体车轮的三维实体模型,对其进行设计优化,取得满意的效果.     

一种车轮轮廓的自动提取方法

提取车轮轮廓是交通事故现场处理系统中的一个关键问题, 其精度将直接影响现场测量的精度和勘查质量. 本文提出了一种鲁棒地提取车轮轮廓的方法. 由于提取钢圈轮廓比提取车轮橡胶轮廓容易, 而且钢圈轮廓和车轮轮廓可以近似看作同一平面上的两个同心圆, 所以在本文中, 我们首先提取钢圈轮廓、钢圈圆心 (即车轮圆心) 和车轮与地面接触点在图像上的投影, 然后利用射影变换保持交比不变的性质求出车轮轮廓. 大量不同天气下图像的实验结果验证了该方法的有效性.     

电机故障对月球车驱动轮牵引性能的影响

月球车是一种在外太空极端恶劣环境下长时间自主运行、不可维修的轮式移动机器人,为准确预测车轮驱动电机故障运行时的牵引性能对于月球车的可靠性有重要意义。为确保月球车顺利完成任务,建立了电机正常运行时的电磁场仿真模型,在模型基础上针对开关管短路、开关管开路、霍尔位置信号恒值和绕组开路等分别建立了故障仿真模型,通过仿真确定了能够识别各种故障的特征波形,并绘制了电机的机械特性曲线。应用车辆地面力学理论对比分析了电机正常与故障运行时驱动轮牵引性能的变化。研究结果表明,当电机发生各种故障后,驱动轮的牵引性能均有不同程度的下降。可为带障运行条件下的多轮协调控制策略的制定提供了理论依据。     

高速AWID车辆车轮独立制动控制研究

全部车轮均独立驱动/制动(AWID)的车辆比非独立驱动/制动的车辆在高速工况下具有更优越的动力、机动和操纵性能,论文对车轮独立制动控制问题进行研究;首先建立车轮独立制动的数学模型,简单介绍轮胎LuGre动态模型;然后分析制动控制的目标,设计控制系统结构和自抗扰控制器;最后对动态期望滑移率下的车轮制动控制进行仿真;结果表明,所设计的自抗扰控制器可以实现强鲁棒和高精度的车轮独立制动控制。     

Independent traction control for uneven terrain using stick-slip phenomenon: application to a stair climbing robot

Mobile robots are being developed for building inspection and security, military reconnaissance, and planetary exploration. In such applications, the robot is expected to encounter rough terrain. In rough terrain, it is important for mobile robots to maintain adequate traction as excessive wheel slip causes the robot to lose mobility or even be trapped. This paper proposes a traction control algorithm that can be independently implemented to each wheel without requiring extra sensors and devices compared with standard velocity control methods. The algorithm estimates the stick-slip of the wheels based on estimation of angular acceleration. Thus, the traction force induced by torque of wheel converses between the maximum static friction and kinetic friction. Simulations and experiments are performed to validate the algorithm. The proposed traction control algorithm yielded a 40.5% reduction of total slip distance and 25.6% reduction of power consumption compared with the standard velocity control method. Furthermore, the algorithm does not require a complex wheel-soil interaction model or optimization of robot kinematics.     

Rigid-elastic modeling of meshing gear wheels in multibody systems

In many applications in mechanical engineering, gear wheels are used to transmit power between rotating shafts and, therefore, the ability to incorporate them into multibody systems and to simulate contact between them has become an essential topic in multibody dynamics.However, in some applications gear wheels may not be considered as being perfectly rigid. Due to the effect of contact forces there occur relevant deformations in meshing teeth and it is required for a high quality of the analysis to introduce some elasticities in the model of meshing gear wheels. Therefore, in this work elastic elements between the teeth and the body of each gear wheel are considered. This approach is especially well suited for multibody systems since it is a compromise between a totally rigid model and a fully elastic model allowing the simulation of large motions with many revolutions while still important elasticities are considered. The teeth and the body of each gear wheel are still modelled as being rigid but they are connected to each other by elastic elements. In doing so, an efficient and physically motivated algorithm is described and implemented in order to find the effects of multi-tooth contact as well as backlash and left and right hand side contact of the meshing teeth. Some examples compare the simulation results of rigid, partially elastic and fully elastic models.