1、 轉(zhuǎn)向架橫向 轉(zhuǎn)向架橫向動力學分析 動力學分析 Dynamical Analysis on Bogie’s Lateral Motion 學科專業(yè)：一般力學與力學基礎 研 究 生：雷 娜 指導教師：吳志強 教授 天津大學機械工程學院 二零一三年十二月 摘 要 對于軌道車輛系統(tǒng)， 系統(tǒng)的運行速度存在一臨界速度， 更高的速度會加劇輪軌間的激擾頻率，產(chǎn)生橫向震蕩，甚至出現(xiàn)蛇行運動。為車輛的安全運行帶來極大隱患。 提升軌道車輛的橫向穩(wěn)定性、

2、提高車輛系統(tǒng)的臨界速度尤為重要。 為此，本文研究隨機擾動下軌道車輛系統(tǒng)中的部分的非線性動力學問題。 1、以 Cooperrider 轉(zhuǎn)向架模型為研究對象(七個自由度)，包括 1 個包括前后兩輪對、1 個構(gòu)架和一二系懸掛的多剛體動力學系統(tǒng)。建立了該轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)的數(shù)值模型；基于 Hopf 分岔理論與穩(wěn)定性理論，討論了分段線性輪緣力，二系非線性橫向彈簧、 二系非線性扭轉(zhuǎn)彈簧等非線性因素對系統(tǒng)振動響應的影響。 數(shù)值模擬的結(jié)果表明，選擇合理的非線性

3、參數(shù)對系統(tǒng)的 Hopf 分岔類型與極限環(huán)幅值有重要影響。 2、車輛-軌道振動系統(tǒng)中，軌道不平順直接影響輪對與軌道結(jié)構(gòu)間的相互作用，加劇它們的振動，從而降低列車運行的舒適性和安全性，是最主要的激擾來源。為研究軌道不平順對列車橫向振動的影響，模擬了軌道不平順樣本，討論了加載軌道方向不平順激擾的轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)振動響應， 分析了轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)的振動位移響應、相圖及概率密度函數(shù)等。研究結(jié)果表明，隨機擾動能夠誘導 Hopf 分岔提前，從而降低了列車運行的臨

4、界速度，不僅降低了軌道車輛的運行品質(zhì)，甚至可能引發(fā)安全事故。 3、車輛運行中，輪緣力將直接影響著輪對，強烈影響著系統(tǒng)的振動特性，而輪緣力是一個分段線性的非線性力， 需要對此類分段線性系統(tǒng)進行單獨的振動特性分析。 本文建立了一類典型的含間隙的單自由度分段線性系統(tǒng)， 基于平均法理論和約束分岔理論， 通過計算得到系統(tǒng)的幅頻響應方程、 轉(zhuǎn)遷集和龐加萊分岔圖；然后利用奇異性分析方法研究系統(tǒng)的分岔類型，研究其振動響應；最后對該系統(tǒng)進行減振效果分析。