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带集中质量及转动惯量的弹性车轴模型及振动分析
学兔兔 第 50卷第 2期 机 械 工 程 学 报 VO1．50 NO．2 2014 年 1月 JOURNALOFMECHANICALENGINEERING Jan． 2014 DoI：1O．3901／JME．2014．02．125 带集中质量及转动惯量的弹性车轴模型 ． 及振动分析术 徐 宁 任尊松 马 尚 (北京交通大学机械与电子控制工程学院 北京 100044) 摘要：随着列车运行速度不断提高，轮对质量、转动惯量以及轮轴弹性对轮轨系统振动影响越来越明显，在车辆．轨道耦合 系统动力学研究中不应再被忽视。利用假设模态法，得到带有集中质量及转动惯量的弹性车轴振型函数，与等直梁的振型函 数进行对 比，并在此基础上建立考虑轮对弹性振型的车轴模型和车辆系统动力学模型。采用数值计算方法，得到扁疤激励下 车辆一轨道耦合系统轮轨力、垂向加速度及其功率谱密度。与传统刚性车轴处理方式相比，所提的方法能更为准确地反映轮 轴振动、轮轨力冲击和衰减特性等。 关键词：集中质量；假设模态法；振型函数；功率谱密度；轮轨力 中图分类号：U270 VibrationAnalysesofElasticW heelsetM odelwithConcentratedM ass andM omentofInertia XU Ning REN Zunsong MA Shang (SchoolofMechanicalandElectronicControlEngineering，BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044) Abstract：Withthecontinuousimprovementoftrainspeed，theeffectofthemass，themomentofinertiaandtheelasticityofthe wheelsetinthewheel—trackvibrationsystem isincreasingandcannotbeignoredanymore．Byusingtheassumedmodemehtod，a modefunctionofaxlewith aconcentratedmassandaconcenrtatedmomentofinertiaisobtained，whichiscomparedwiththe srtaightbeam’Svibrationmodefunction．Basedonwhichavehiclesystem dynamicmodelisconstructed，consideringtherigidbody motion andelasticmodesoftheaxle．Bynumericalmethodwegothteforce，verticalacceleration and theaccelerationpower spectrum density(PSD)oftherail—wheelcouplingsystem， concentratedmassandmomentofinertiaComparingtoformer researches，thismehtodology callmore accurately reflectthe axle vibration，the impactofwheel-railforce and attenuation chraacteristics． Keywords：concenrtatedmass；assumedmodemethod；modelufnction；powerspectrumdensity(PSD)：rail—wheelforce 统模型不能全面地反映车辆系统包含结构振动在内 0 前言 的动态振动和频域特性以及能量
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