高速动车组二系悬挂空气弹簧的研究

作     者：祝启峰 

作者单位：石家庄铁道大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郑明军;刘焕新

授予年度：2018年

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：高速动车组 二系悬挂系统 空气弹簧 有限元 垂向特性 横向特性 垂向稳定性 

摘      要：随着国家一带一路政策的实施,列车是否安全、乘坐是否舒适、运行是否平稳已成为现代轨道车辆发展的重要环节。空气弹簧作为广泛应用于高速动车组上的二系悬挂系统,具有振动频率低、高度可调、自带阻尼、横向特性好等特点,能够有效提高动车组在运营时的运行品质,是动车组二系悬挂系统的重要组成部件。因此,国内大部分高速客车以及地铁车辆都配备了空气弹簧。空气弹簧作为二系悬挂的一个弹性元件,在整个系统中显得非常重要,其刚度特性和阻尼特性影响到整个空簧系统的隔振效果,因此研究其自身各个参数对空气弹簧特性的影响,对空气弹簧的设计和发展有着非常重要的理论意义。从目前看来,人们通常采用以下几种办法建立空气弹簧的力学模型:(1)利用气体状态方程及节流孔的经验公式来建立空气弹簧的力学模型并进行研究;(2)通过有限元法建立空气弹簧的力学模型,这种方法必须要考虑空气弹簧的各种非线性问题,才能取得比较有价值的实验成果;(3)通过大量试验,采用一些理论假设,仿真的准确性和理论公式的通用性并不能得到保证。本文主要是从动车组整车角度和空气弹簧自身特性利用有限元的方法进行研究动车组二系悬挂空气弹簧。首先利用SIMPACK软件建立CRH380A高速动车组的整车多体动力学模型,然后利用SIMPACK、Solidworks和ABAQUS软件进行空气弹簧模型及仿真。比较软件里的三种空气弹簧力学模型,建立单自由度弹簧质量块模型,通过研究非线性空气弹簧各部件参数的变化对其垂向和横向动态特性的影响,得出大量的数据和结论,最后将此力学模型应用到整车中,通过计算进一步研究空气弹簧结构参数对高速动车组垂向平稳性的影响。