轮轨接触关系仿真计算.doc

西南交通大学轮轨接触几何参数的仿真计算学院:机械工程学院专业:机车车辆姓名:温朋哲学号:20152003122016年6月引言轮轨关系是轨道交通工程的重要研究课题。轮轨接触几何是轮轨关系研究的基本容。高速铁路的车辆运行稳定性和曲线通过能力的矛盾激化,轮轨作用加剧。因此,高速铁路的发展提出许多轮轨关系研究的新问题。世界围,不同的国家采用的钢轨、车轮踏面和轮对侧距不尽相同。国外研究表明,车轮踏面形状和轮对侧距直接改变轮轨接触几何关系,由此产生不同的轮轨作用,进而影响高速列车系统动力学性能。当今世界高速铁路主要存在三种主流踏面及与其对应的钢轨,即中国车轮踏面LMA与钢轨断面CHN60、日本新干线圆弧车轮踏面JP-ARC与钢轨JIS60和欧洲标准车轮踏面S1002和钢轨UIC60。本文以SIMPACK数据库中自带的踏面S1002与钢轨UIC60为例,应用SIMPACK动力学软件,对其接触几何关系进行了仿真计算。(1)刚体假定。假定车轮与钢轨均为刚体,他们不存在影响接触关系的弹性变形,或者说车轮表面上任一点不能嵌入钢轨部。而且在各种条件下轮轨始终保持接触,轮轨的相对运动除纵向位移外还有横向位移和摇头角位移。轮轨几何参数与轮对在钢轨上的纵向位置无关,这些参数实际上是车轮相对轨道的横移和摇头角的函数。(2)同一侧车轮上的接触点和钢轨上的接触点具有相同的空间位置。(3)轮轨接触点处车轮与钢轨具有公切面。[1]提出的采用迹线法思想来处理轮轨空间接触几何关系,目前已得到了较好的应用[2,3]。其基本思路是在求轮轨接触几何关系时,可以暂时抛开轨面的形状,仅由轮对的位置(摇头角y、侧滚角ψ)和踏面主轮廓线参数(滚动圆半径R、接触角W)确定可能接触点,每个滚动圆上有且仅有一个可能接触点,这些可能接触点的集合形成一条在踏面上的空间曲线。该方法具有精度高、速度快、稳定性好等优点。>>File>>OpenFile,弹出文件选择窗口。选择建立的文件目录,点击New,输入文件名,回车。 主菜单>>ModelSetup,弹出建模窗口,同时创建了基本模型,该基本模型包括一个坐标参考系(Isys),一个刚体(Body)和一个运动副(joint)。>>Globals>>Gravity,弹出重力设置窗口。将重力设置为Z方向+,其他保持不变,点击OK。>>View>>ViewSetup,弹出视图设置窗口。选择【StandardViews】中的【wheel/Rail:Perspectiveview】,点击OK。>>Element>>Bodies,弹出刚体元件窗口。将Body1重命名为Wheelset。双击Wheelset,弹出刚体参数设置窗口。设置轮对的参数:轮对的质量为1600kg,。【3DGeometry】,弹出刚体外形设置窗口。双击$P_Wheelset_Cuboid,出现设置外形参数窗口。设置车轴外形参数,见上图,OK。 回到刚体外形设置窗口,OK。 回到刚体设置窗口,OK。>>Elements>>Joints,出现运动副窗口,双击$J_Wheelset,出现运动副设置窗口,选择07号运动副,设置初始状态。。>>File>>Save,建模窗口>>File>>Reload,系统自动完成轮对与线路的装配,如下图所示。-1(phi=0deg,psi=0deg)、图4-2(phi=,psi=0deg)所示图4-1(phi=0deg,psi=0deg)图4-2(phi=2deg,psi=0deg)