高速货车内轴箱铰接构架转向架设计及动力学性能研究

作     者：刘书扬 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周张义

授予年度：2021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：高速货车 内轴箱转向架 铰接构架 方案和结构设计 参数优化 动力学性能评估 

摘      要：由于铁路运输具有运输量大、成本低及环保等优势,铁路运输是现阶段世界上各个国家运输的主要方式。随着国民消费水平不断提高和互联网电子商务在国内广泛的普及,使得小批量、轻质量、高附加值货物的数量和种类急剧增加,因此高速铁路货物运输已经成为世界铁路运输的主要发展方向之一。当前,高速化是我国铁路货运的重要发展方向之一,而我国在铁路高速货运的应用仍处于起步阶段,可见研发高性能货车将是实现高速铁路货运的关键环节之一。由于转向架是实现铁路车辆高性能运行的关键部件之一,因此研发适应高速货运的转向架已成为当前的热点课题之一。本论文完成了一种满足最高运营速度为200km/h的高速货车铰接构架转向架。一方面通过合理的转向架总体结构参数,实现了转向架自重及其簧下质量的显著降低,其具备的轻量化特点有利于实现高速运行条件下较高的货物运载量、较低的轮轨动作用力和卓越的曲线通过性能;另一方面通过较详细转向架悬挂和结构参数优化研究,使其达到了优良的车辆动力学性能。本论文的主要工作为:1.归纳总结国内外典型高速货车转向架及铰接构架转向架的发展状况和技术特点;2.提出和完成一种用于铁路车辆转向架的新型铰接构架总体方案和结构设计,结合轴箱内置、一系转臂外侧布置及其他相关零部件的设计,完成了一种满足200km/h最高运营速度的高速货车内轴箱铰接构架转向架总体方案和结构设计;3.根据设计的转向架特点,一方面,采用车辆动力学分析软件建立能尽可能真实模拟其工作原理和力学行为的多体动力学仿真模型,为后续参数优化奠定基础;另一方面,介绍了动力学性能评估采用的相关行业标准,明确了后续参数优化和车辆动力学评估采用的方法和评定指标;4.基于建立的铰接构架内轴箱转向架车辆动力学仿真模型,采用单一控制变量法,就其主要悬挂参数对动力学性能的影响进行了较为全面的分析研究,在此基础上得出一组满足车辆各项运行性能的优化悬挂参数;5.基于优化参数的新型铰接构架转向架,依据相关行业标准完成整车动力学性能评估,结果表明,该铰接构架转向架高速货车各项运行动力学性能均满足相关标准要求;将转向架与常规刚性构架转向架车辆的相关动力学评估结果进行比对研究,结果表明,铰接构架可明显降低轮重减载率,尤其在直线和小曲线半径上。