受電弓非線性動力學(xué)建模方法及應(yīng)用研究.pdf

1、受電弓是列車受流的關(guān)鍵部件之一。受電弓在服役過程中，處于復(fù)雜的力學(xué)環(huán)境之中:一方面受到由路基、軌道、轉(zhuǎn)向架、車體傳遞到其下端（底座）的載荷和約束，另一方面受到接觸線傳遞到上端（滑板）的載荷和約束，此外，還處于復(fù)雜氣動和電磁環(huán)境之中。受電弓通常設(shè)計(jì)為連桿機(jī)構(gòu)，具有幾何非線性的特點(diǎn)，其能通過各部件相對位置的不斷變化來適應(yīng)復(fù)雜的線路條件。
　　為了精確描述受電弓機(jī)械構(gòu)件在弓網(wǎng)系統(tǒng)相互作用過程中的動力學(xué)行為，采用多體系統(tǒng)動力學(xué)領(lǐng)域的相對坐

2、標(biāo)系方法，建立起考慮多種因素影響下的受電弓的非線性動力學(xué)方程，并進(jìn)行弓網(wǎng)仿真分析。本文主要內(nèi)容如下:
　　(1)依據(jù)多體系統(tǒng)動力學(xué)領(lǐng)域相對坐標(biāo)方法，詳細(xì)推導(dǎo)出受電弓多剛體模型的動力學(xué)方程;在弓頭承受靜載荷和動載荷兩種工況下，將其與多體軟件Recurdyn計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比驗(yàn)證。
　　(2)將基于相對坐標(biāo)系的受電弓模型接入到受電弓/接觸網(wǎng)耦合仿真系統(tǒng)，研究弓網(wǎng)系統(tǒng)受流質(zhì)量。建立起受電弓各主要部件（上框架、拉桿、下臂桿）的牛頓歐拉

3、方程，求解出運(yùn)行過程中的動態(tài)鉸接約束力。應(yīng)用達(dá)朗貝爾原理計(jì)算出弓網(wǎng)相互作用過程中受電弓主要部件所承受的動載荷。詳細(xì)分析了受電弓主要載荷傳遞的特點(diǎn)。
　　(3)建立起考慮受電弓底座運(yùn)動的受電弓多剛體動力學(xué)方程，并將其應(yīng)用于弓網(wǎng)耦合仿真。分析了列車垂向振動對弓網(wǎng)受流質(zhì)量的影響規(guī)律;分析了受電弓開口、閉口方向運(yùn)行條件下，列車加、減速過程中，縱向牽引加速度對弓網(wǎng)受流質(zhì)量的影響規(guī)律。
　　(4)在傳統(tǒng)受電弓多剛體模型基礎(chǔ)上，將弓頭考慮

4、滑板托架-雙滑板結(jié)構(gòu)（釋放了弓頭的點(diǎn)頭運(yùn)動），并進(jìn)行弓網(wǎng)仿真分析，并將其與弓頭簡化為單自由度質(zhì)量彈簧模型做對比。
　　(5)以相對坐標(biāo)方法為基礎(chǔ)，結(jié)合柔性多體動力學(xué)領(lǐng)域的有限段法，對受電弓上框架進(jìn)行離散，提出了n自由度受電弓模型，簡單分析了受電弓上框架的柔性特征對弓網(wǎng)受流質(zhì)量的影響規(guī)律。
　　研究表明:相對坐標(biāo)方法能較好的描述受電弓非線性動力學(xué)行為，能適用于考慮多種因素作用下的弓網(wǎng)耦合仿真，包括:考慮底座運(yùn)動（即考慮車體振動