基于ADAMS/Rail虚拟样机车端连接装置相对位置仿真平台二次开发

论文摘要

二十一世纪,中国铁路建设迎来跨越式发展的新机遇,掌握和应用新的研究理论和设计方法,进行创造性的机车车辆设计,是发展我国铁道机车车辆技术的重要手段。而确定车辆各部件之间和车辆之间的合理间隙,有利于避免车辆在运行中产生干涉,以及提高车辆运行性能。为进一步提高我国车辆研发、设计和制造水平,本文在计算多体动力学、参数化技术理论基础上,在ADAMS/Rail软件平台和ADAMS命令语言编程环境中利用菜单与对话框编辑器以及宏命令方式,研究开发出车端连接装置相对位置仿真系统。列车在运行过程中,受到牵引、制动作用或通过曲线、道岔及变坡点时,车辆的各个部件以及相邻的两车之间,均会产生相对运动。本文分析了车端连接装置相对位置数学计算原理和虚拟样机建立模型的计算多体动力学理论。通过对铁道车辆所运用的虚拟样机产品特点分析,选择优秀的运动学及动力学分析软件/ADAMS/Rail作为车端连接装置相对位置仿真系统开发平台。基于对ADAMS软件二次开发常用方法的深入研究,选择ADAMS命令语言编程环境,利用菜单与对话框编辑器以及宏命令方式进行系统二次开发。根据ADAMS/Rail采用的“模板建立—子系统建立—列车系统装配”模式,建立了几种现行车辆的车体、转向架、车钩以及线路模板及子系统,以数据库形式存储于相应二次开发系统的根目录文件夹中,在进行列车装配时,可以方便调用。基于命令语言,定制菜单和对话框开发车端连接装置相对位置仿真系统界面,该系统具有良好的人机交互界面和容错能力,可以对车体、转向架、车钩、线路进行自主选择,可自动完成两车系统建模,以及方便对车体、转向架外形尺寸及属性文件进行修改。同时通过建立特定请求,可进行车端相对位置以及车辆动力学性能分析。该系统功能丰富,操作简单,易于掌握。系统在虚拟样机产品基础上,结合我国车辆企业研发水平,可降低外形设计师工作量,提高产品设计成功效率,缩短研发周期,具有一定的工程运用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文选题背景
• 1.2 虚拟样机技术国内外发展现状
• 1.2.1 国外虚拟样机技术发展现状
• 1.2.2 国内虚拟样机技术发展现状
• 1.3 利用ADAMS/Rail进行二次开发的可行性及优越性
• 1.4 本文研究内容
• 第2章 车端相对位置数学计算与ADAMS计算机技术原理
• 2.1 车端连接装置相对位置数学计算原理
• 2.1.1 车辆通过平面曲线时,车体与转向架间的相对转动
• 2.1.2 车辆通过平面曲线时,两车端部的最小间隙及车钩的摆角
• 2.1.3 在变坡点处两车端部的相对运动
• 2.2 机械系统动力学分析与仿真的计算机原理
• 2.2.1 多体系统建模理论
• 2.2.2 多体系统动力学数值求解原理
• 2.2.3 计算多体系统动力学建模与求解过程
• 2.3 本章小结
• 第3章 ADAMS系统二次开发技术
• 3.1 ADAMS的主要文件
• 3.2 ADAMS二次开发技术基础
• 3.2.1 用户自定义函数
• 3.2.2 使用文本文件
• 3.2.3 使用菜单与对话框
• 3.3 本平台二次开发方法
• 3.4 二次开发过程
• 3.5 本章小结
• 第4章 ADAMS/Rail车端连接装置相对位置模拟系统设计
• 4.1 系统总体设计规划
• 4.2 ADAMS/Rail建模方法
• 4.3 ADAMS/rail模板及子系统的建立
• 4.3.1 车体模板及子系统
• 4.3.2 转向架模板
• 4.3.3 车钩模板
• 4.3.4 线路模板
• 4.4 本章小结
• 第5章 ADAMS/Rail车端连接装置相对位置仿真系统开发
• 5.1 系统人机界面开发
• 5.1.1 菜单
• 5.1.2 工具栏
• 5.1.3 对话框
• 5.1.4 状态栏
• 5.1.5 容错处理
• 5.2 系统概述
• 5.2.1 操作界面
• 5.2.2 应用特点
• 5.3 本章小结
• 第6章 某车辆车端连接装置相对位置仿真
• 6.1 列车系统的建立
• 6.2 线路选取
• 6.3 计算分析结果
• 6.3.1 线路1运行情况
• 6.3.2 线路2运行情况
• 6.3.3 线路3运行情况
• 6.3.4 线路4运行情况
• 6.3.5 改变线路1中曲线半径运行情况
• 6.3.6 改变线路1中车辆运行速度运行情况
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的论文