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原文传递车体与动力包设备耦合振动分析

论文题名：	车体与动力包设备耦合振动分析
关键词：	内燃动车组;动力包设备;车体振动;弹性吊挂;刚柔耦合
摘要：	相对于传统的轨道车辆车体设计方法，轻量化设计不仅能够降低能耗、提高材料的利用率，而且可以增大载客能力，提高列车的运用经济性，因此车体轻量化设计技术在世界范围内代表了列车车体工业设计的总体发展趋势，轻量化车体在高速车动车组中得到广泛的应用。但与传统的车体相比，轻量化车体必将直接导致所用材料的减少或材质的变化，进而有可能使整体结构刚度有所降低，整体结构模态的频率有所改变。再加上电气、空调、制动等设备都直接或者间接的吊挂在车体下方，进一步的削弱了车体的刚度、增大了整体重量、降低了整体振动模态频率。　　本文以我国某型出口内燃动车组列车为研究对象，通过将车体视为一个柔性体，对车体吊挂设备对车体振动特性影响开展研究。该型内燃动车组采用了动力包这种特殊的驱动形式，动力包是把高速柴油机及其辅助设备高度一体化形成的一个紧凑部件，是内燃动车组中常用的核心部件。动力包直接吊挂于车体地板下方的承载结构梁上，由于其重量较大，因此在列车运用中，车体与动力包之间的振动相互影响。如果仍然像传统的车辆动力学分析那样，把车体考虑为刚体，则无法把车体的弯曲、扭转等模态考虑进来，也无法研究吊挂于其上的动力包对车体振动的影响以及它们之间的相互影响，得到的结果会与实际的振动特性产生较大差异。　　另一方面动力包由于柴油机及其辅助设备工作时会产生激励，使动力包自身产生振动，并通过吊挂传递到车体，而车体的振动及列车运行中的各种振动又反过来影响动力包的振动。因此动力包与车体间的弹性吊挂装置对这两者的振动都会产生显著影响，不恰当的吊挂方式和吊挂参数不仅可能降低车体局部平稳性指标，也使吊挂设备的振动加大，可靠性降低。因此为了减轻车体下部吊挂设备产生的振动对车体的影响、为了减轻吊挂设备自身的振动，弹性吊挂设备的参数就显得尤为重要。　　本文研究技术主线是，以某型出口内燃动车组为研究对象，利用大型商业分析软件ANSYS、大型动力学分析软件SIMPACK，构建起可考虑柔性体车体的刚柔耦合动力学模型。通过该模型主要优化了动力包弹性悬挂系统参数，对其他设计形式的吊挂也进行了分析。结合实测的线路不平顺轨道激励谱，研究刚柔耦合动力学模型和多刚体动力学模型车体与动力包之间振动的相互关系，以及动力包外部激振对列车动力学性能的影响。最后从平稳性指标、轮轴横向力、脱轨系数、轮重减载率等方面对比了动力包结构横、纵向发生偏载时对车辆动力学性能影响。
作者：	王晨
专业：	车辆工程
导师：	罗世辉
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文