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电机直接驱动动车转向架方案研究及动力学分析

作　者: 张会杰
导　师: 黄志辉
学　校: 西南交通大学
专　业: 车辆工程
关键词: 直接驱动同步电机动力车转向架方案曲线性能
分类号: U260.331
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 261次
引　用: 1次
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内容摘要

直接驱动动车转向架的研究和开发是城轨车辆领域国际性前沿课题。随着相关科学和高新技术的迅速发展,研究实用的电机直接驱动的动车车辆成为可能。国外刚开始研究、开发和制作电机直接驱动的直接驱动动力车。为减小与国外的差距,我国应加快在此领域里的开发和研究,以适应我国城市轨道交通的运输需要,促进、协调我国经济既快又好的发展。在充分研究国内外城市轨道交通车辆发展的基础上,以德国西门子研制的Syntegra新型转向架样车照片为参考模型,经过认真分析并仔细推敲,建立样车仿真模型,绝大多数参数是在参照其它城市轨道车辆参数并结合样车的特性而初步确定的,经过动力学仿真研究后进行了适当的调整。主要研究内容:详细阐述电机直接驱动的动车转向架结构的总体方案,并对其导向原理进行了理论分析;然后在参考现有城轨车辆动力学仿真模型的基础上,利用多刚体动力学仿真软件SIMPACK建立电机直接驱动的直接驱动动车的动力学模型,进行了大量的仿真计算和分析。计算内容主要包含直接驱动动车参数优选和确认,在参数优选的基础上再进行动车的非线性临界速度的计算、各参数变化对动车垂向、横向稳定性和动态曲线通过性能的影响。直接驱动是一种新型的驱动方式,对其应用范围还不明确,本文以同步电机扭矩为出发点,以样车牵引力为依据,按城轨列车的编组方式对其适应性进行了计算。计算和分析表明:直接驱动动力车结构简单、实用,具有良好的曲线通过性能和制动性能,牵引能力也比较强,比较适合于城市地铁车、轻轨车等。论文工作为我国研究、开发这种直接驱动的动力车做了一些前期准备。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-16
  1.1 选题背景  11-12
  1.2 国内外发展的情况  12-15
  1.3 发展趋势  15
  1.4 论文的主要研究内容  15-16
第2章直接驱动动车转向架方案研究  16-36
  2.1 转向架总体方案的研究和分析  16-28
    2.1.1 转向架的结构原理  16-17
    2.1.2 转向架设计基本要求、特点、原则  17-20
    2.1.3 转向架的主要技术参数  20
    2.1.4 转向架的结构  20-28
  2.2 直接驱动动车的驱动装置  28-36
    2.2.1 直接驱动式电机的选择及其特点  28-30
    2.2.2 直接驱动装置—永磁同步电机的一般结构  30
    2.2.3 直接驱动装置—永磁同步电机的工作原理  30-31
    2.2.4 永磁同步交流电机的变频调速  31-34
    2.2.5 永磁同步交流电动机的变频调速系统框图  34-36
第3章直接驱动动车牵引力适应性计算  36-43
  3.1 粘着牵引力的定义  36
  3.2 粘着系数的选择  36-37
  3.3 直接驱动车编组方式的选择以及牵引力、阻力的计算  37-43
    3.3.1 直接驱动车辆编组方式的选择  37-38
    3.3.2 粘着牵引力的计算  38-40
    3.3.3 列车运行阻力的计算  40-43
第4章直接驱动动车的参数优选  43-62
  4.1 动车转向架及其动车的简示模型  43-46
  4.2 直接驱动动车轮轨接触的几何关系  46-48
  4.3 直接驱动动车结构中参数初始给定值  48-49
  4.4 直接驱动动车的非线性临界速度计算分析  49-50
  4.5 各项参数变化对直接驱动动车性能的影响  50-60
    4.5.1 二系垂向刚度对直接驱动动车性能的影响  51-53
    4.5.2 二系横向刚度对直接驱动动车性能的影响  53-54
    4.5.3 一系垂向刚度对直接驱动动车性能的影响  54-55
    4.5.4 一系横向刚度对直接驱动动车性能的影响  55-56
    4.5.5 二系垂向阻尼系数对直接驱动动车性能的影响  56-58
    4.5.6 二系横向阻尼系数对直接驱动动车性能的影响  58-59
    4.5.7 一系垂向阻尼系数对直接驱动动车性能的影响  59-60
  4.6 本章小结  60-62
第5章直接驱动动车的曲线通过性能分析  62-70
  5.1 小半径(R30m～R50m)曲线通过计算  63-64
  5.2 100m曲线半径的动态曲线通过计算  64-67
    5.2.1 外轨超高变化对直接驱动动车曲线通过性能影响  64-67
    5.2.2 通过速度对直接驱动动车曲线通过性能的影响  67
  5.3 电机牵引杆的横向刚度对直接驱动动车曲线通过性能的影响  67-69
  5.4 小结  69-70
结论、展望  70-72
直接驱动动车结构及动力学计算所需参数  72-75
致谢  75-76
参考文献  76-80
攻读硕士学位期间发表的论文  80

电机直接驱动动车转向架方案研究及动力学分析

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