發(fā)布時間：2021-03-21 04:57

　　近年來,隨著高速列車技術(shù)的日益普及,車速不斷提高的同時伴隨著車體疲勞應(yīng)力的增加,不但影響乘客的乘坐體驗,危險也隨之上升,對高速列車運(yùn)行安全性和平穩(wěn)性造成不利影響。列車懸架系統(tǒng)作為列車減振的核心,將在其中起到關(guān)鍵作用。傳統(tǒng)的懸架系統(tǒng)不能夠兼顧車輛的平順性和操穩(wěn)性,主動懸架系統(tǒng)能夠產(chǎn)生可調(diào)的主動控制力。超磁致伸縮作動器（Giant-Magnetostrictive-Actuator,GMA）作為列車主動懸架系統(tǒng)的重要部件,輸出力的大小直接影響懸架系統(tǒng)的減振效果及在高速列車上的應(yīng)用。針對傳統(tǒng)的電動式作動器中存在的問題,本文采用新型超磁致伸縮材料（Giant magnetostrictive material,GMM）設(shè)計一種檢測深度范圍大、余振小、頻帶寬、輸出力更大的作動器,并對其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。首先,對引起車輛振動的原因進(jìn)行系統(tǒng)的分析,介紹列車幾種懸架系統(tǒng)針對作動器的研究進(jìn)展,提出將GMA應(yīng)用在列車主動懸架系統(tǒng)中的方案。在研究稀土-鐵磁致伸縮材料的機(jī)理和GMA工作原理的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)出磁機(jī)耦合關(guān)系式;對GMA中GMM棒的尺寸、工作參數(shù)、磁路和預(yù)應(yīng)力等進(jìn)行了設(shè)計。偏置磁場的設(shè)計中,本文采用改... 

【文章來源】：蘭州交通大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

和諧號CRH380A型動車組轉(zhuǎn)向架模型

蘭州交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-5-1.2.3列車主動懸架減振系統(tǒng)的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀高速列車的懸架系統(tǒng)是一種減震裝置，用于連接主體和一組車輪，并負(fù)責(zé)動力傳遞。懸架系統(tǒng)主要由彈性元件（例如彈簧）和（可控制的）阻尼元件（例如阻尼器）以及其他減振裝置組成[25]。因此，懸架系統(tǒng)可以提高列車運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。由于大多數(shù)乘客的需求而使高速列車運(yùn)行速度提高，但在速度提高過程中可能會出現(xiàn)一系列問題，尤其是振動和噪聲問題以及可能的安全問題，會產(chǎn)生明顯的不適感。為了提高列車在行駛中的平穩(wěn)性能并滿足乘客的安全要求，專家們逐漸開發(fā)了半主動和主動懸架系統(tǒng)。現(xiàn)有的被動懸架系統(tǒng)，也稱為傳統(tǒng)懸架系統(tǒng)，通過使用帶有彈性和阻尼元件的機(jī)械元件來阻尼振動。在被動懸架系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了一個測量控制系統(tǒng)以實時監(jiān)視和反饋列車的振動，該系統(tǒng)構(gòu)成了半主動懸架系統(tǒng)和主動懸架系統(tǒng)。半主動懸架系統(tǒng)在控制過程中不需要外部能量來為系統(tǒng)提供能量，而主動懸架系統(tǒng)則需要外部能量供應(yīng)。圖1.2是列車懸架系統(tǒng)的三種減振模式。(a)被動懸架系統(tǒng)(b)半主動懸架系統(tǒng)(c)主動懸架系統(tǒng)圖1.2列車三種懸架系統(tǒng)主動懸架系統(tǒng)的特性如下：瞬時響應(yīng)慣性中的懸架干擾可能較小，可以連續(xù)提供懸架系統(tǒng)以抑制系統(tǒng)的振動。更改高速列車系統(tǒng)的動態(tài)性能，所提供的外部能量可以很好地適應(yīng)外部干擾，并且列車的懸架系統(tǒng)可以實時調(diào)整以確保良好的振動抑制。由于主動懸架系統(tǒng)會消耗大量外部能量，因此作動器的運(yùn)行成本很高，難以單獨(dú)實現(xiàn)列車減振。因此，基于主動懸架系統(tǒng)，提出了一種新型主動懸架系統(tǒng)，其可以在不提供外部能量的情況下確保更好的減振效果。

列車主動懸架系統(tǒng)中超磁致伸縮作動器的設(shè)計與研究-8-2超磁致伸縮作動器的結(jié)構(gòu)設(shè)計超磁致伸縮作動器的結(jié)構(gòu)設(shè)計與參數(shù)優(yōu)化是適配列車主動懸架的關(guān)鍵，直接影響作動器的輸出性能。超磁致伸縮作動器在設(shè)計過程中要考慮電、磁、機(jī)械、熱等物理場能量傳遞、轉(zhuǎn)化對工作性能的影響。本章將先分析超磁致伸縮作動器用于列車主動懸架的可行性，從而完成大位移、高精度輸出作動器的樣機(jī)設(shè)計，包括位移放大機(jī)構(gòu)、預(yù)壓機(jī)構(gòu)、驅(qū)動線圈、磁路等結(jié)構(gòu)。2.1超磁致伸縮作動器適配列車主動懸架的可行性2.1.1超磁致伸縮作動器的設(shè)計原則目前傳統(tǒng)的主動懸架上采用的是壓電型作動器，其位移量和輸出功率較小，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在沖擊力過大和驅(qū)動電壓過高時存在短路的風(fēng)險；電磁直線作動器在汽車主動懸架中使用較多，其頻帶范圍寬、響應(yīng)速度快，但輸出力和行程較小，無法滿足列車主動懸架的要求[36]。因此，采用超磁致伸縮作動器在列車主動懸架中，綜合各類作動器優(yōu)勢，設(shè)計出控制精度高、伺服性好的作動器樣機(jī)，使其作為列車主動懸架系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，產(chǎn)生一個主動力來消除列車運(yùn)動中產(chǎn)生的垂向振動。本文研究超磁致伸縮作動器適用于列車主動懸架，首先要針對作動器建立模型，明確設(shè)計的要求，要滿足列車主動懸架的性能要求，首先對作動器的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，對尺寸結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化；其次完成磁路電路的設(shè)計，從驅(qū)動線圈、勵磁線圈和磁路方面進(jìn)行方案設(shè)計，得到滿足主動懸架要求的作動器樣機(jī)，設(shè)計作動器的步驟如圖2.1所示。圖2.1GMA的設(shè)計步驟

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]大功率超磁致伸縮作動器的仿真與試驗[J]. 王安明,孟建軍,胥如迅,張揚(yáng).  儀表技術(shù)與傳感器. 2019(04)
[2]基于UM的磁流變阻尼器模糊控制[J]. 成金娜,周勁松,王超冉.  機(jī)械設(shè)計與制造工程. 2018(06)
[3]車輛雙磁流變阻尼器座椅懸架的建模及控制[J]. 趙強(qiáng),趙吉業(yè),張娜.  重慶理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)). 2018(05)
[4]線圈自激勵電磁超聲換能器設(shè)計及特性研究[J]. 何健鵬,徐科,任威平.  機(jī)械工程學(xué)報. 2017(16)
[5]雙側(cè)激勵源對熱聲制冷諧振腔內(nèi)聲場分布的影響[J]. 于文鑫,丁艷春,汪建新.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2017(20)
[6]柱棒式超磁致伸縮能量收集器的設(shè)計與實驗[J]. 孟愛華,楊劍鋒,蔣孫權(quán),劉帆,劉成龍.  振動與沖擊. 2017(12)
[7]農(nóng)用車輛超磁致伸縮與磁流復(fù)合阻尼器結(jié)構(gòu)設(shè)計[J]. 劉英杰,劉劍君,劉文,趙漢雨,丁攀.  河南農(nóng)業(yè). 2017(13)
[8]剩磁效應(yīng)對SmFe2/PZT多鐵異質(zhì)結(jié)構(gòu)動態(tài)磁機(jī)特性及磁場傳感特性的影響[J]. 袁帥,張吉濤,許志強(qiáng),王曉雷,鄭曉婉,楊倩,曹玲芝,袁超.  河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2017(02)
[9]超磁致伸縮激振器的優(yōu)化設(shè)計及應(yīng)用分析[J]. 孟建軍,張揚(yáng),祁文哲,王安民.  兵器材料科學(xué)與工程. 2017(02)
[10]基于GMM的軌道無線傳感網(wǎng)絡(luò)能量收集裝置研究[J]. 孟愛華,蔣孫權(quán),劉帆,張梅.  傳感技術(shù)學(xué)報. 2016(11)

博士論文
[1]鐵道車輛饋能式主動懸架研究[D]. 王鵬.西南交通大學(xué) 2015
[2]超磁致伸縮致動器的電—磁—熱基礎(chǔ)理論研究與應(yīng)用[D]. 張成明.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[3]超磁致伸縮泵設(shè)計理論與實驗研究[D]. 趙亞鵬.武漢理工大學(xué) 2013
[4]超磁致伸縮換能器滯回非線性模型的研究[D]. 鄭加駒.天津大學(xué) 2009

碩士論文
[1]車輛大構(gòu)件振動時效控制系統(tǒng)設(shè)計[D]. 李鴛.蘭州交通大學(xué) 2016
[2]基于超磁致伸縮換能器的超聲強(qiáng)化裝置改進(jìn)研究[D]. 張棟梁.北京交通大學(xué) 2016
[3]自偏置磁電復(fù)合材料及磁傳感特性研究[D]. 徐曉玉.重慶大學(xué) 2016
[4]基于阻抗法的共振型磁彈性傳感器阻抗—頻率響應(yīng)應(yīng)用模型研究[D]. 陳磊.重慶大學(xué) 2016
[5]基于磁諧振無線電能傳輸?shù)碾姶拧獧C(jī)械同步共振系統(tǒng)研究[D]. 龔興磊.南京航空航天大學(xué) 2016
[6]高速列車懸掛系統(tǒng)參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化[D]. 東方世平.北京交通大學(xué) 2015
[7]稀土超磁致伸縮超聲振動強(qiáng)化系統(tǒng)的研制與試驗研究[D]. 初永臣.北京交通大學(xué) 2015
[8]基于磁致伸縮作動器的車身結(jié)構(gòu)簡化板振動主動控制[D]. 黃東.南京航空航天大學(xué) 2015
[9]稀土-鐵材料磁致伸縮換能器的結(jié)構(gòu)設(shè)計與特性分析[D]. 白娟.河北工業(yè)大學(xué) 2015
[10]溫度對稀土超磁致伸縮換能器輸出特性的影響研究[D]. 王亞普.湘潭大學(xué) 2014



本文編號：3092367