基于功率流方法的高速列车车体与车下悬吊部件耦合振动研究

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1、国内图书分类号：U271.91密级：公开国际图书分类号：629西南交通大学研究生学位论文基于功率流方法的高速列车车体与车下悬吊部件耦合振动研究年级二〇一五级姓名王盛明申请学位级别工学硕士专业载运工具运用工程指导老师曾京教授二零一八年五月ClassifiedIndex:U271.91U.D.C:629SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisStudyonCoupledVibrationsbetweenCarbodyandUndeframeSuspendedEquipmento

2、fHighSpeedTrainsBasedonPowerFlowMethodGrade:2015Candidate:WangShengmingAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:VehicleOperationEngineeringSupervisor:Prof.ZengJingMay.20,2018西南交通大学硕士学位论文第I页摘要高速列车车下悬挂设备振动对车辆运行的平稳性、安全性和舒适性有着重要的影响，尤其是涉及乘客时，车下激励通过隔振系统传递至

3、车体的振动，也是乘客感到不舒适的主要来源。因此，有必要探究车下有源设备的隔振效果，改善车辆的运行性能。本文运用功率流方法，通过导纳与阻抗矩阵的四端参数方程，计算车下设备通过隔振系统传递至车体的功率流和力传递率，研究了隔振系统各参数对系统功率流传递及隔振效果的影响。理论分析表明，隔振系统刚度决定着隔振效果，在实际设计中要严格把控这一参数。振动控制在机械工程领域中是一门重要的分支学科，在工程实际利用中也是关键的一环。经典力学理论是振动领域使用最多，应用范围最广的一种研究方法。利用能量传递的方法在国内近几年逐渐成为研究热点，从振

4、动产生的能量以及能量的传递关系入手，结合传统振动理论和动力学理论的基本原理。基于功率流方法，优化分析复杂系统的隔振效果，由上世纪提出以来，已成为当下研究隔振理论的最优方法之一。导纳矩阵和功率流分析法相结合是对复杂机械结构的振动能量进行分析的一种有效方法，也是对设备减振效果分析的一种相对简单的方式。功率流分析方法利用的是某一阶系统的力和速度，两者可以在实际中测量，且能量是一个振动传递中的标量，比起传统振动分析方式，对机械振动系统更加方便有效。对于一个完整的机械系统，功率流法计算的能量也可以清楚地表示能量的流向，通过计算可以看

5、出哪一部分的能量大小，通过这点，研究人员可以进行有目的振动控制与参数把控。本文首先通过理论分析，列出功率流分析方法的基本方程，建立车辆系统的数学模型，计算刚性系统或刚柔耦合系统车下悬吊单个或者多个设备的共振频率，分析力与能量在系统中的传递关系，推导车辆动力学方程式，利用四端参数法求出各阶子系统的导纳与阻抗矩阵，代入至功率流方程，利用计算仿真软件，求出每一阶隔振装置的功率流，输出车体的功率流频率和响应曲线，分析验证车辆悬吊设备上某一参数的具体效果。着重分析改变车下悬吊设备和车体自身的阻尼、刚度、质量后，输入车体的能量变化趋势

6、，分别验证某一参数对车下悬吊设备和车体的减振效果。计算车体的刚性和刚柔耦合系统功率流曲线，将理论研究与实际情况相结合，得到两种不同系统的功率流曲线，分析两者之间共振峰值形状的不同的原因。通过理论分析与工程实际对比，提出对隔振系统产生影响较大的关键参数因子。关键词功率流；隔振；动力学；四端参数法；导纳矩阵西南交通大学硕士学位论文第II页AbstractVibrationcontrolisanimportantsub-disciplineinthefieldofmechanicalengineering,anditisalso

7、akeystepintheactualuseofengineering.Classicalmechanicstheoryisthemostwidelyusedmethodinthefieldofvibration.Theuseofenergytransfermethodshasbecomeahottopicinrecentyears.Startingwiththeenergygeneratedbyvibrationandthetransferrelationshipofenergy,combinedwiththetradi

8、tionalvibrationtheoryandthebasicprinciplesofdynamictheory,thevibrationofvehiclesuspensionequipmentarestudied.Basedonthepowerflowmethod,theoptimizedanaly