集装箱平车垂向振动问题及减振对策

为了解决集装箱平车垂向加速度偏大问题,从变摩擦悬挂特性出发提出了一个降低动态相对摩擦因子的减振对策.根据斜楔受力分析建立具有三维非线性的摇枕悬挂,由交叉支撑式三大件转向架和三箱重载柔性车体构成刚柔耦合整车模型.三角坑和轨道路谱激励的摩擦减振仿真对比表明:降低斜楔摩擦系数可以避免重载车况斜楔"卡滞"使摇枕相对运动顺畅,减少车体产生高阶弹性振动的可能性;一旦车体因轨道扭曲不平顺而产生侧扭模态振动,低摩擦摇枕悬挂也将有助于这一模态振动的能量释放,减小车体二阶垂向弯曲模态和高阶模态振动.由于高分子材料组合斜楔具有极好的摩擦稳定性,这一斜楔摩擦动态优化新理念可以进一步提高摇枕悬挂对轨道不平顺的适应性.     

铁道货车用高分子斜楔材料的摩擦磨损性能研究

对交叉支撑转向架摩擦减振装置所用的三种高分子材料斜楔的摩擦磨损性能及磨损机理进行了研究.结果表明:三种高分子材料斜楔与T10磨耗板配对时的摩擦系数基本没有差异,都明显低于传统的ADI斜楔与45钢组成的配对副;从磨损量角度来讲,三种高分子材料组成的斜楔与T10磨耗板配对时的体积磨损量远远低于45钢与ADI配对副的体积磨损量.     

铁道机车车辆制动颤振现象分析

对机车车辆在低速制动工况下转向架及制动系统发生的颤振现象进行了系统分析。通过对制动中轮对与闸瓦摩擦副特性曲线、制动系统动态特性的分析研究可知,摩擦副负特性曲线是引起制动系统颤振的根本原因,可通过加强制动器与转向架构架连接刚度的方法来抑制和消除制动系统颤振。     

高速列车半主动悬挂可变刚度和阻尼减振器适应性研究

针对中国高速列车运行速度高、运营里程长、轮轨磨耗加剧,被动悬挂式抗蛇行减振器适应性较差,导致转向架抗蛇行稳定性能不足的情况,开展半主动悬挂抗蛇行减振器研究。首先,基于高速列车悬挂系统非线性和轮轨接触非线性特征,建立了高速列车模型、磁流变阻尼器模型、可变刚度和阻尼抗蛇行减振器模型;然后分析了抗蛇行刚度和阻尼参数对新轮轨和磨耗轮轨的车辆动力学性能的影响,并针对磨耗轮轨接触提出了半主动悬挂控制策略;最后,对比分析了被动悬挂和半主动悬挂车辆运行性能的差异。结果表明:通过采用半主动悬挂调整抗蛇行减振器的刚度和阻尼参数可大幅改善磨耗轮轨接触的车辆运行性能,保证构架不发生蛇行失稳,与采用被动悬挂抗蛇行减振器的车辆相比,车体横向加速度和构架横向加速度分别降低22.4%和16.0%。     

中国科技馆磁浮展车刚-弹性动力学建模和转向架固有频率分析

以中国科技馆载人磁浮车演示车为原型,将其转向架视为刚、柔体组合,基于多体动力学整车分析,建立了11个自由度的刚-弹性车辆动力分析模型,解算了转向架的固有频率,探讨了影响转向架固有频率特性的主要参数.结果表明:转向架的扭转频率与悬挂弹簧刚度为叠加关系,扭转刚度几乎不受弹簧刚度影响;转向架相对于其它广义坐标的固有频率受悬挂弹簧刚度的影响较大;除扭转外,转向架的其它运动均有动力学耦合.     

铁道车辆含故障参数的非线性动力学模型

随着铁路高速重载的提出,货车转向架的非线性动力学问题日益突出,货车系统动力学性能和安全运行已是亟需研究的课题。本文分析三大件转向架容易损坏并发生故障的关键部件的故障形式,重点分析了二系悬挂减振装置中的磨耗故障的发生。建立了含有故障参数的39自由度货车车辆非线性动力学模型。通过对其进行大量的数值仿真,考察系统动力学响应和相应故障参数变化之间的关系,以此为基础探讨研究故障机理的新思路。     

基于RBF-NN近似模型的地铁钢轨探伤车转向架悬挂参数多目标优化#br#

以某地铁钢轨探伤车为研究对象,利用多体动力学软件UM建立车辆-轨道耦合动力学模型,分析探伤车在直线、曲线两种工况下的运行平稳性、安全性和曲线通过能力,为后续悬挂参数多目标优化提供原始数据支撑。基于MATLAB编程建立UM-ISight 联合仿真平台,在ISight 中以转向架一、二系悬挂刚度、阻尼等为目标参数,通过最优拉丁超立方法进行参数组合样本设计,并在此基础上构建符合精度要求的径向基函数神经网络(RBF-NN)近似模型,最后通过多目标优化算法NSGA-Ⅱ对近似模型进行寻优计算,得到最优的转向架悬挂参数组合。结果表明,所建近似模型具有较高的拟合精度,优化后车辆平稳性指标都得到明显改善,最多可降低35.39 %,且车辆的脱轨系数、轮轨横向力、轮轴横向力、轮重减载率等曲线通过性能指标也有不同程度好转。     

基于RBF-NN近似模型的地铁钢轨探伤车转向架悬挂参数多目标优化#br#

以某地铁钢轨探伤车为研究对象,利用多体动力学软件UM建立车辆-轨道耦合动力学模型,分析探伤车在直线、曲线两种工况下的运行平稳性、安全性和曲线通过能力,为后续悬挂参数多目标优化提供原始数据支撑。基于MATLAB编程建立UM-ISight 联合仿真平台,在ISight 中以转向架一、二系悬挂刚度、阻尼等为目标参数,通过最优拉丁超立方法进行参数组合样本设计,并在此基础上构建符合精度要求的径向基函数神经网络(RBF-NN)近似模型,最后通过多目标优化算法NSGA-Ⅱ对近似模型进行寻优计算,得到最优的转向架悬挂参数组合。结果表明,所建近似模型具有较高的拟合精度,优化后车辆平稳性指标都得到明显改善,最多可降低35.39 %,且车辆的脱轨系数、轮轨横向力、轮轴横向力、轮重减载率等曲线通过性能指标也有不同程度好转。     

快捷货车转向架降低车轮动荷解决方案

根据160 km/h快捷货运及其客货混用需求,制订了降低车轮动荷解决方案。若改进货车转向架提速运用,则存在车轮动荷问题。基于单轮对的单振子机理模型仿真表明:轴箱悬挂干摩擦对车体簧上质量沉浮运动模态形成了结构阻尼约束。而基于单转向架的半车简化模型仿真研究发现:无论轴箱悬挂采用干摩擦或油压黏性减振技术,形成二系橡胶悬挂应当作为其主要适用条件之一。为了避免形成垂向振动传递机制,快捷货车转向架两级悬挂应具有其特殊性,即二系悬挂垂向刚度远大于一系悬挂的,且必须具有适当的比例阻尼。鉴于高速磨耗问题,快捷货车转向架设计需应用类比法,合理选配轴箱悬挂垂向减振器,以预防空车轴箱悬挂形成相位滞后非线性的负面影响。     

基于启发式模型仿真的货车转向架悬挂非线性研究

为了合理挖掘技术潜能,货车转向架设计及运用需要依靠基础试验手段,通过启发式模型仿真,逐步形成对其悬挂非线性的正确认知,在轻量化车体与走行部之间尽可能避免产生相关激励。利用刚柔耦合仿真技术,典型工程案例分析表明:在轻量化车体与走行部之间,重载卡滞是相关激励形成的1项主要成因。在重载卡滞的影响下,如中部横向支架斜撑杆局部结构失稳和中部侧墙横向结构不稳定,两者均会转变为振动开裂或振动疲劳问题。等效斜楔摩擦模型具有对干摩擦强非线性影响的启示意义,且形成了如下2点正确认知:相对摩擦因子并非恒定不变,在重载工况下,一般不得大于0.10;加载卡滞单边力学特性迫使心盘垂向动荷趋于脉冲载荷类型,其对轻量化车体结构疲劳损伤的负面影响不容忽视。结合快捷铁路货运需求,合理制订了解决重载卡滞问题的技术方案,利用复合斜楔新技术,参考典型配置形式,适当增大斜楔尖角,消除或减轻干摩擦强非线性影响。     

基于Pro/E的货车转向架参数化设计系统的研究

将参数化设计技术应用于货车转向架的设计,通过设计参数来驱动转向架零部件的几何模型,简化生成和修改零部件模型的操作。在现有计算机辅助设计软件的基础上,运用其二次开发工具、面向对象的程序设计语言、数据库技术及其编程接口进行二次开发,实现了基于参数化设计技术的货车转向架设计系统,提高了货车转向架设计的速度和质量。     

提速列车制动闸片的研制

以短切炭纤维、金属纤维等混杂纤维为增强材料制备了适用于我国提速列车客车车辆用的酚醛树脂基盘型制动闸片材料。用扫描电镜检测混料效果，用聚速板制订合理的热压成型工艺参数，用列车台架试验不同制动初速度时紧急制动，常规制动和洒水制动条件下闸片的制动特性。结果表明，研制的提速列车制动闸片材料的机械性能和制动特性指标都达到了我国铁道部门的相应技术要求，其摩擦性能在整个制动过程均十分平稳。     

偏心盘和摆杆摩擦副的选材和工艺

针对无级变速器偏心盘和摆杆高速摩擦副的工作特性,在选材和加工工艺上,首次将可锻铸铁和中碳钢应用到摩擦副中,零件耐磨性和经济性取得了理想效果。     

移动式架车机伸缩托头-托架接触的有限元分析

采用基于接触对的非线性接触分析处理接触问题时,其分析结果更接近工程应用实际，但计算成本比较高且存在不收敛的情况。而自由度节点耦合分析不但能降低计算成本，而且能够保证一定精度。为了探究在一定误差范围内选用自由度节点耦合分析来替代基于接触对的非线性接触分析的可行性，以举升重量为15 t的移动式架车机为研究对象，在ANSYS软件中建立伸缩托头-托架的接触模型与节点耦合模型，在举升高度最大且伸缩托头完全伸出的工况下进行有限元分析，考虑接触刚度系数与摩擦因数对有限元分析结果的影响，分析了2种模型各接触区域等效应力的区别。通过比较2种模型的有限元分析结果可知，2种模型各接触区域的等效应力值存在一定的相对误差，且接触区域内2个接触面的相对滑动程度决定了接触分析的精度。对于精度要求不高的机械结构，可以考虑用自由度节点耦合分析来替代基于接触对的非线性接触分析。     

基于数据拟合的加荷速率测量算法

加荷速率是材料试验过程中的一个重要控制参量。当存在噪声时，加荷速率能否准确测量将直接影响控制过程与试验质量。中提出基于数据拟合的加荷速率测量算法，通过拟合的直线方程求其斜率得到加荷速率，使该算法具有良好的抑制噪声能力，提高了加荷速率的测量精度，保证了控制系统的稳定性和材料试验的质量。误差分析、仿真与实际应用都证明了这一结论。     

Braking hazards of golf cars and low speed vehicles

Research and analysis of braking issues for golf cars and other low speed vehicles (LSVs) are reported in this study. It is shown that many such vehicles only provide braking for their rear wheels, which can lead to a driver losing control during travel on typical steep downgrades. The braking performance of a golf car equipped with brakes on two or four wheels was analyzed to determine the effects of two and four wheel brake designs on braking efficiency and vehicle yaw stability. Besides reducing braking efficiency, it is demonstrated that installing brakes on only the rear wheels can lead to directional instability (fishtailing) and rollover when the rear wheels are braked until skidding occurs. The nonexistence of golf course standards and the inadequacy of golf car and LSV standards are noted and a connection between this and the comparatively high level of accidents with such vehicles is inferred. Based on these results, it is advisable to install brakes on all four wheels of golf cars and LSVs. In addition, new safety standards should be considered to reduce the occurrence of golf car accidents on steep downhill slopes.     

Tribologische Untersuchungen an Gleitpaarungen aus ZrO2, POM und Stahl für den Einsatz als wassergeschmierte mikromechanische Bauteile

Tribological studies on sliding pairs of ZrO₂, POM and steel for applications as water‐lubricated micro‐mechanical components Micro‐tribological tests were carried out on varying mated sliding pairs of TZP‐ZrO₂, polyoxymethylene (POM) and steel 17‐4PH in air and distilled water using a laboratory tribometer (system: flattened ball‐on‐disc) under unidirectional sliding. The effects of relative humidity in air or water lubrication, respectively, the surface pressure and the sliding speed were studied with the self‐mated zirconia. The results show that zirconia can be a favourable material for tribologically high‐loaded micro‐mechanical components at water lubrication, particularly, in comparision with already used polymeric materials. Self‐mated zirconia resulted also during unlubricated sliding in air in lower friction and wear than the steel/steel, POM/steel or POM/ZrO₂ pairs, respectively. Keywords: precision engineering, micromechanical components, sliding wear, friction, water lubrication, zirconia, polyoxymethylene, steel 17‐4 PH.     

自适应共振解调法及其在滚动轴承故障诊断中的应用

与AR模型、小波变换等故障诊断方法相比较,工程人员更多的是采用共振解调法对滚动轴承故障进行诊断,但诊断成功与否很大程度上依赖于滤波器中心频率及其带宽的选择。这里提出的诊断滚动轴承故障的自适应共振解调法避免了带通滤波器难以选择的困难。其核心思想是:不采用滤波的方式而是通过先对时间信号进行时频变换,然后从时频能量谱中自动提取时间能量信号的方式来达到将由于冲击引起的共振高频信号和高能量的低频信号分离。此外,给出了一个统一的框架从时频能量谱中自动提取类似于时间边缘的时间能量信号,即Lp范数准则。数值实验结果表明,自适应共振解调法能有效地诊断滚动轴承的外圈故障、内圈故障、滚动体故障,而且比传统的共振解调法的性能更优。     

Determining the effective location of a portable changeable message sign on reducing the risk of truck-related crashes in work zones

Truck-related crashes contribute to a significant percentage of vehicle crashes in the United States, which often result in injuries and fatalities. The amount of truck miles traveled has increased dramatically with the growing rate of freight movement. Regarding truck crashes in the highway work zones, many studies indicated that there was a significant increase in crash severity when a truck crash occurred in work zones. To mitigate the risk of truck crashes in work zones, a portable changeable message sign (PCMS) was frequently utilized in addition to standard temporary traffic control signs and devices required by the Manual on Uniform Traffic Control Devices. To justify the use of a PCMS in work zones, there is a need to study the effective location of a PCMS deployed in a work zone by measuring the changes of truck and passenger car speed profiles. The difference of speed changes between trucks and passenger cars was considered as one of the major reasons which caused truck-related crashes in work zones. Therefore, reducing the difference of speed changes between trucks and passenger cars could potentially improve safety in work zones. The outcomes of this study will provide required knowledge for traffic engineers to effectively utilize the PCMS in work zones with the purpose of reducing truck-related crashes. In addition, the success of this study will provide a roadmap to investigate the effective deployment of other temporary traffic control devices on mitigating the risk of truck-related crashes in work zones.     

轿车顶盖多点成形边界条件的处理

本文将多点成形技术应用在轿车顶盖成形过程中。以Hill关于弹塑性材料唯一性的充分性条件为理论基础,采用虚功率增率型原理,建立了多点成形时具有强烈弯曲效应的材料、几何与非连续性接触边界条件三、重非线性空间曲壳有限元列式,给出了非连续动态接触边界及库仑摩擦边界条件的处理方法,引用经典的J2流动理论研究了轿车顶盖的多点成形过程,并通过试验得到了验证。