空氣彈簧扭轉(zhuǎn)特性對車輛動力學(xué)性能影響研究.pdf

1、與干線鐵路相比，城市軌道交通車輛運行線路具有曲線路段多、曲線半徑小、緩和曲線短等特點，并且線路條件相對較差;雖然列車運行速度不高，但站間距短，啟停頻繁;行車密度大;載客量大，對整車的輕量化要求高;空重車載荷差別大。而作為懸掛系統(tǒng)的空氣彈簧系統(tǒng)，具有優(yōu)良的垂向以及水平方向的剛度特性，能夠較好的適應(yīng)地鐵運營需求。因此，城市軌道車輛的中央懸掛普遍采用空氣彈簧。
　　國內(nèi)外諸多學(xué)者對空氣彈簧的垂向和水平特性進(jìn)行了較深入的分析研究，但并未涉

2、及到空氣彈簧的扭轉(zhuǎn)特性，及其對車輛動力學(xué)性能的影響。
　　基于此，本論文以某地鐵車輛用空氣彈簧為研究對象，建立考慮垂向、水平及扭轉(zhuǎn)剛度的空氣彈簧三向模型，以及考慮垂向和水平剛度的空氣彈簧二向模型。對比分析了空氣彈簧扭轉(zhuǎn)特性對車輛動力學(xué)性能的影響，以期為研究地鐵車輛運行安全性和曲線通過性提供一定的參考。
　　首先，考慮到流固耦合、簾線層布置、超彈性材料特性以及接觸關(guān)系等因素，基于有限元軟件ABAQUS建立空氣彈簧有限元模型，將

3、空氣彈簧的扭轉(zhuǎn)剛度計算值與試驗值進(jìn)行對比，最大誤差保持在5％之內(nèi)，因此建立的空氣彈簧有限元模型可以模擬其實際工作情況。利用此模型研究了扭轉(zhuǎn)剛度與內(nèi)壓和扭轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系，得到扭轉(zhuǎn)剛度與橡膠囊內(nèi)壓呈線性增加的關(guān)系，并且與扭轉(zhuǎn)角呈二次函數(shù)關(guān)系，因此擬合得到空氣彈簧扭轉(zhuǎn)剛度與橡膠囊內(nèi)壓和扭轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系曲線。同時擬合出空氣彈簧橫向特性曲線方程，為研究空氣彈簧三向模型對車輛動力學(xué)性能的影響做準(zhǔn)備。
　　其次，利用多體動力學(xué)軟件SIMPACK