机械工程学报

作者：关庆华, 温泽峰, 池茂儒, 梁树林

单位：西南交通大学牵引动力国家重点实验室 成都 610031

关键词：轮对,蛇行运动,临界速度,相位同步,模态分析；

基金：国家自然科学基金（51935002，51805452）和牵引动力国家重点实验室自主研究课题（2020TPL-T02）资助项目。

基于单轮对蛇行运动模型，推导了考虑悬挂系统刚度和阻尼的系统特征根解析式，根据Routh-Hurwitz稳定性判据导出了轮对蛇行运动临界速度和频率公式。应用相位同步模态分析法，消除系统阻尼引起的相位差异，实现了轮对蛇行运动的非保守系统方程实模态解耦。研究表明，减小轮对质量、转动惯量及等效锥度，增大一系横向和纵向定位刚度及阻尼，增大轮径和接触点跨距能够提高蛇行临界速度，蠕滑系数降低不会降低蛇行临界速度；减小轮对质量和转动惯量，增大一系横向和纵向定位刚度，减小接触点跨距会增大临界速度对应的蛇行运动频率，悬挂系统阻尼对临界速度时的蛇行运动频率影响不大，而等效锥度、轮径和蠕滑系数对临界速度时的蛇行频率无影响。通过一系悬挂系统刚度优化可在理论上实现足够大的轮对蛇行运动临界速度。在任意运行速度时，均存在蛇行共振响应，响应幅值和频率随速度提高而增大。轮对蛇行运动中高阻尼模态在所有速度范围内均呈现过阻尼特征，轮对蛇行响应由低阻尼振动模态主导。

来源：2021年第24期

《机械工程学报》期刊编辑部

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