橡膠彈簧頻變剛度特性及其對(duì)地鐵車輛動(dòng)力學(xué)性能的影響研究.pdf

1、當(dāng)天然橡膠中增加碳黑等添加物質(zhì)時(shí)，在剪切和壓縮的時(shí)候，橡膠彈簧可實(shí)現(xiàn)較大的彈性，同時(shí)其特有的粘彈性又可消耗能量。橡膠材料這些特殊的超彈性特點(diǎn)，使橡膠彈簧廣泛應(yīng)用于機(jī)車車輛、船舶、汽車、儀表、航空及橋梁等領(lǐng)域，近年來也廣泛用于地鐵車輛轉(zhuǎn)向架和高速動(dòng)車轉(zhuǎn)向架的一系懸掛。
　　 橡膠元件動(dòng)剛度和靜剛度存在一定差異，當(dāng)元件振動(dòng)頻率較低時(shí)，可以看成是一個(gè)由剛度和阻尼組成的集中參數(shù)元件，主要由橡膠減振起作用，當(dāng)元件工作頻率較高時(shí)，剛度將顯著

2、增大，因此振動(dòng)頻率對(duì)橡膠彈簧的剛度值有顯著影響。
　　 目前在機(jī)車車輛仿真計(jì)算中懸掛參數(shù)非線性特征主要是指懸掛力與位移或速度之間的非線性關(guān)系，如非線性彈簧力或非線性阻尼力，而很少考慮到懸掛元件剛度的頻率非線性特性。以往的機(jī)車車輛動(dòng)力學(xué)研究中很少關(guān)注到一系定位橡膠元件的非線性頻變剛度，而一系定位剛度對(duì)車輛的動(dòng)力學(xué)性能又有顯著影響。本文以地鐵車輛為應(yīng)用背景，研究了一系懸掛橡膠彈簧元件的頻率非線性剛度特性，及其對(duì)車輛動(dòng)力學(xué)性能的影響，

3、分以下幾個(gè)部分進(jìn)行論述：
　　 論述了地鐵車輛動(dòng)力學(xué)的特點(diǎn)，并對(duì)常見一系懸掛結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。歸納了國(guó)內(nèi)外對(duì)橡膠彈簧剛度的頻率非線形特性的研究現(xiàn)狀。
　　 論述了橡膠的基本力學(xué)特性以及常見的本構(gòu)關(guān)系，并分析了橡膠彈簧在機(jī)車車輛應(yīng)用中的非線性特點(diǎn)。
　　 針對(duì)某地鐵車輛具體采用的錐形橡膠彈簧元件，計(jì)算了不同位移振幅下元件剛度的頻率非線性特性?？紤]了25mm振動(dòng)位移、50mm設(shè)計(jì)最大位移兩種工況，擬合出了橡膠彈簧剛度的

4、頻率非線性曲線。
　　 討論了彈簧線性頻變特性對(duì)一般機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)的影響。在分析彈簧的頻變剛度對(duì)振動(dòng)系統(tǒng)的影響時(shí)，假設(shè)振動(dòng)系統(tǒng)中的彈簧剛度具有線性變化的頻變特性，依據(jù)這一動(dòng)態(tài)剛度，首先推導(dǎo)了頻變剛度對(duì)單自由度受迫振動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)的影響，然后推導(dǎo)了頻變剛度對(duì)二自由度受迫振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)響應(yīng)以及其幅頻特性的影響，并進(jìn)行了計(jì)算驗(yàn)證。
　　 將有限元計(jì)算得出的的一系定位橡膠元件非線性剛度特性綜合到地鐵車輛整車動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型中，研究其對(duì)車