车辆毕业论文

时间：2022-06-04 18:40:04 其他类论文我要投稿

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车辆毕业论文

　　在动车组的高速运行过程中，机车要不可避免的产生机械振动，看看下面的车辆毕业论文。

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　　【摘要】振动一方面对于所行走的铁轨和机车本身的零部件的强度有较大损耗，易造成疲劳破损，另一方面对于车辆运行的平稳性和稳定性有着决定性的影响，是决定动车组运行安全性的关键因素。在现实情况中，深入且准确地分析掌握振动原因是了解动车组振动规律并提出可行性解决方案的最直接有效的方法。因此对于动车组振动原因的探究具有重要的参考价值。[1]

　　【关键词】动车组；振动；原因

　　1.振动机理

　　在动车组的高速运行中，由于受到各种因素的激扰，车辆与铁路之间，动车组的各个车辆之间必然会产生相互作用，通过相互作用产生横向和纵向的不平衡力。另外在制造工艺中，铁轨不可能绝对平直，绝对刚性，机车的车轮也不可能是理想的几何圆形。正是由于这种不平衡力与制造误差，动车组在沿钢轨运行时会呈现复杂的运动规律，因此振动便不可避免的产生，对动车组运行的安全性产生重要影响。

　　2.外部条件引起的激振因素

　　2.1轨道接缝处形状变化

　　如果列车行驶在无缝线路上，由于无缝线路的轨道是整体焊接而成的，钢轨的各个部分的刚度和强度几乎一致，在一定的范围内，对于列车来说，可认为平稳运行。这种情况是理想状态。而对于一般线路，通常是通过鱼尾板将两个12.5m或25m的钢轨连接起来形成。这样就导致了一个由于接缝处形状变化引起的轮轨之间的冲击，进而使车体产生跳跃振动。

　　对于高速运行的列车而言，由于同一轮对的左右两车轮的冲击作用，轮对上实际所受的冲量为左右两轮的冲量之和。

　　2.2轨道垂向变形

　　一般线路中，钢制材料的轨道，具有一定的刚度和强度，在列车运行时，由于列车以及乘客的质量，使钢轨受到接触压力。轨道具有一定的弹性，在轮重的作用下，产生垂向的弹性变形。基于在接缝处的钢轨的强度较中部相比较低，同时如前述轮对在接缝处的轮轨跳跃冲击作用，随着时间的.推移，甚至会导致两端钢轨的永久变形状态。多种因素的作用使钢轨两端的垂向弹性变形和钢轨中部变形量相比差距较大，由于下沉量的不同，轨道形成一种近似正弦曲线的形状。

　　2.3轨道局部不平顺

　　这种轨道的不平顺可以用确定的方式来描述，比如轨道上可预见的曲线以及道岔，当列车通过上述结构时，由于通过曲线时为了车辆的安全性，设置的垂向超高，以及必然存在的曲率半径的变化，轨距的变化，轮轨横向的受力变化，坡度的改变等因素，均会对列车产生激振的作用；道岔是铁路轨道的主要结构，列车通过道岔来实现转线运行，但道岔内的辙叉区由于存在有害空间，使得车轮滚动迹线不连续，造成轮叉冲击。常出现横向骤变引起的轮对横移，刚度特殊性引起的纵向支承刚度跳变等一系列问题。除此之外，由于钢轨的长时间使用，轮对与钢轨的不断接触与摩擦，导致钢轨局部会产生磨损，消耗；由于自然因素的作用，钢轨下的路基会产生一定的凸起和下沉，由于季节性气温变化，钢轨出现涨缩等轨道局部不平顺，都是导致车辆振动的原因。

　　2.4轨道随机不平顺

　　一般由于自然因素和人为的生产测量误差，必然会导致轨道与预期的理想标准模型存在差距，例如，由于自然原因导致的钢轨路基不均质，轨道的实际尺寸与生产标准尺寸存在偏差，这些因素都是随机发生的，具有明显的不确定性，一般可以简单的分为水平不平顺，垂向不平顺、横向不平顺以及轨距不平顺四种情况。[2]

　　水平不平顺的情况最主要指钢轨的左右轨道的顶面不可能保持完全的水平，一般称此种误差为水平误差。

　　垂向不平顺是由于线路的长期使用使轨道磨损消耗以及路基的不均质等因素引起的。短距离的高低不平顺会导致轮对垂向力的突变，使车辆产生大幅度垂向振动，由于车辆的负载作用则加速了轨道道床的形变，使这种垂向不平顺进入恶性循环。长度在100~300m的高低不平顺一般是由于轨道的磨损消耗产生的。而对于更长距离的轨道不平顺，轨道枕木腐朽产生上网变形和路基下沉是主要原因。

　　横向不平顺指左右两导轨在轨道的延伸方向上出现弯曲不直的现象，引发原因包括初始的铺设误差和后来使用过程中轮对对钢轨挤压摩擦导致的横向变形的双向累积作用。

　　轨距不平顺多数是由于人为的生产误差和安装时的测量误差产生的。主要导致了轮对与钢轨的侧面摩擦，加剧了轨道擦伤，和其他的不平顺因素共同作用，成为车辆的激振因素。

　　3.车辆自身结构特点的激振因素

　　3.1车轮踏面擦伤[3]

　　车轮外轮廓部分成为踏面，其主要作用是便于列车的曲线通过，使轮对在滚动的过程中具有自动纠正偏离位置的能力，使踏面磨耗沿宽度方面比较均匀。

　　当车轮的踏面存在擦伤时，车轮在滚动的过程中，擦伤处的凹陷使轮轨产生冲击，钢轨受到一个向上的冲量作用，相反轮对受到向上的冲量作用，列车发生垂向振动。

　　3.2车轮质量偏心

　　若由于车轮的质量不均匀，车轮的质心与它的几何中心存在微小偏差，在车轮的滚动过程中，会产生一个大小恒定的，指向车轮外侧的未平衡的惯性力:

　　由此看出，车辆运行的速度越高，轮对运动角速度越大，轮轨之间的作用力越大，对车辆的激振作用越强。

　　3.3轮对蛇形运动

　　由于具有一定斜度的踏面和轮轨之间的动力作用引起，使轮对在滚动过程中产生横向位移且伴随着绕通过其质心的铅垂轴运动，这种耦合运动称为蛇形运动。当车辆的运行速度超过某一临界点时，会使蛇形运动加剧，振幅加大，车体出现左右摇摆，轮对与钢轨发生严重撞击，车辆发生剧烈振动，甚至会造成脱轨事故。

　　4.车辆振动的危害

　　车辆振动的过程中，使车辆自身的零件与结构由于载荷作用发生破坏，又由于轮轨的冲击作用降低了轨道的使用寿命，如果车辆的振动不加以约束，不仅会造成旅客的乘坐舒适度下降，还会使货物发生损伤，当振动达到一定程度时，会影响列车的行车安全性，引发车辆倾覆，脱轨等事故。

　　5.车辆振动的改善方式

　　车辆的振动是不可避免的，但由于车辆振动存在危害性，我们仍需要采取一定的措施来改善振动情况，保障行车安全。

　　在轨道方面，对于轨道的各项设计指标进行严格约束，如对于普通列车来说轨顶差不应超过4mm，轨距偏差范围限定在2mm~4mm之间，正线高低不平顺不应超过4mm，轨道方向误差正线不应超过4mm等，通常我们以轨道铺进行各项参数规定。

　　在车辆方面，设计车辆时尽可能减少簧下质量；对运行速度不同的车辆，应分别对其轮对偏心量进行严格约束；中央悬挂采用空气弹簧；增大轴箱及中央悬挂的横向距离；为了提过车辆的临界速度，抑制蛇形运动，应选择合理的轴箱定位刚度，设置抗蛇形减振器和横向减振器；合理选择车轮的踏面斜率等。

　　6.结语

　　在车辆的运行过程中，产生的各种振动影响着旅客乘坐的舒适度和装运货物的完整性。对于车辆振动的研究是车辆研究的主要课题之一，中国在铁路方面不断进步，为世界所瞩目，而中国的动车组发展之路将越走越远。在不断深入的研究中，车辆的振动研究也会随之深入，更多地振动分析需要我们的探索。

　　【参考文献】

　　［１］商跃进.动车组车辆构造与设计.成都：西南交通大学出版社,2010,2.

　　［２］卜继玲，傅茂海.动车组结构可靠性与动力学.成都：西南交通大学出版社,2009,5.

　　［３］严隽耄，傅茂海.车辆工程.北京：中国铁道出版社,2009,5.

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