長定子中低速磁浮列車懸浮架動態(tài)特性及輕量化研究.pdf

1、具備安全舒適、綠色環(huán)保、噪聲和污染小等性能的磁浮列車，是人類地面客運(yùn)交通運(yùn)輸現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。而中低速磁浮列車更以其低噪聲、低能耗、線路適應(yīng)性強(qiáng)及線路成本低等優(yōu)點(diǎn)成為城市內(nèi)部有競爭力的新型公共交通工具。
　　 懸浮架是磁浮列車重要的工作部件，運(yùn)行工況復(fù)雜，既是整個列車的承載平臺，又是列車牽引和轉(zhuǎn)向的工作平臺，其動態(tài)特性和結(jié)構(gòu)可靠性對車輛有直接影響，有必要對其動態(tài)特性進(jìn)行研究。同時，磁浮列車為電磁懸浮，對其自重有嚴(yán)格要求，為增大載

2、重及提高列車運(yùn)行可靠性，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)有限元分析的基礎(chǔ)上，對其開展輕量化研究具有重要意義。本文以西南交通大學(xué)長定子中低速同步驅(qū)動磁浮列車懸浮架為原型，開展了懸浮架動力學(xué)建模、仿真和輕量化研究工作。主要研究內(nèi)容如下所示:
　　 (1)建立了包括沉浮、點(diǎn)頭、側(cè)滾振動方向的懸浮架動力學(xué)數(shù)學(xué)模型，采用Newmark顯示積分法編制了動力學(xué)仿真程序，開展了懸浮架系統(tǒng)動力學(xué)仿真分析。重點(diǎn)對磁隙、抗側(cè)滾懸掛參數(shù)變化時懸浮架的輸出響應(yīng)進(jìn)行了分析比較，

3、并對線路不平順對懸浮架動態(tài)響應(yīng)的影響進(jìn)行了研究，探索了合理的懸掛參數(shù)取值范圍。
　　 (2)分析了西南交通大學(xué)長定子中低速磁浮列車懸浮架的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性，分析結(jié)果表明懸浮架動態(tài)輸出響應(yīng)平穩(wěn)。同時，研究了懸浮架結(jié)構(gòu)解耦時左右模塊之間彈性懸掛約束的影響，為懸浮架抗側(cè)滾懸掛參數(shù)優(yōu)化提供參考。
　　 (3)結(jié)合長定子中低速磁浮列車懸浮架裝配實(shí)體模型和Workbench有限元分析軟件，對四種運(yùn)行工況下的懸浮架進(jìn)行了靜力學(xué)分析。并且，

4、基于最危險(xiǎn)工況對懸浮架進(jìn)行了模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析。分析結(jié)果表明懸浮架的剛度和強(qiáng)度滿足列車承載要求，振動頻率處于安全區(qū)間。
　　 (4)基于靈敏度分析確定了懸浮架合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)變量，建立了以懸浮架結(jié)構(gòu)重量最輕為目標(biāo)的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，在保證強(qiáng)度、剛度和一階模態(tài)固有頻率前提下，實(shí)現(xiàn)了懸浮架的輕量化設(shè)計(jì)。
　　 綜上所述，本文對長定子中低速磁浮列車懸浮架垂向動力學(xué)和輕量化設(shè)計(jì)進(jìn)行了理論分析和仿真研究，其研究結(jié)果對懸浮架結(jié)構(gòu)改進(jìn)和懸