車輪踏面外形的多目標(biāo)動(dòng)態(tài)優(yōu)化.pdf

1、車輛在軌道上運(yùn)行時(shí)，二者之間的相互聯(lián)系通過(guò)輪軌接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此踏面外形對(duì)于車輛本身的性能具有十分重要的意義。好的車輪踏面外形不僅可使車輛具有良好的抗蛇行穩(wěn)定性、防脫軌安全性，還可以降低輪軌磨耗。近年來(lái)，我國(guó)軌道車輛多使用磨耗型踏面，相比于早期的錐形踏面，磨耗型踏面很大程度上提高了車輛運(yùn)行的穩(wěn)定性，并延長(zhǎng)了車輪的使用壽命。然而，車輪磨耗不均勻的情況仍然發(fā)生，因此磨耗型踏面仍有一定的改善空間。
　　基于NURBS（非均勻有理B樣條曲線

2、）理論，建立了以權(quán)因子和控制點(diǎn)坐標(biāo)作為設(shè)計(jì)變量的踏面幾何外形參數(shù)化模型。以LM踏面為研究對(duì)象，根據(jù)各設(shè)計(jì)變量對(duì)踏面的接觸幾何關(guān)系特性的影響，確定多目標(biāo)優(yōu)化的設(shè)計(jì)變量及取值范圍。根據(jù)地鐵B型車車體結(jié)構(gòu)建立了用于車輛穩(wěn)定性及曲線通過(guò)性能仿真的多體動(dòng)力學(xué)模型。基于Isight中的Approximation模塊建立了所選優(yōu)化設(shè)計(jì)變量與非線性臨界速度、輪軌磨耗、脫軌系數(shù)、輪軌橫向力、輪軌垂向力的代理模型。以車輛的非線性臨界速度、輪軌磨耗作為目標(biāo)函

3、數(shù)，以脫軌系數(shù)、輪軌橫向力、輪軌垂向力作為約束條件，建立了LM踏面的多目標(biāo)優(yōu)化模型。根據(jù)地鐵B型車輛的運(yùn)行實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了不同的目標(biāo)函數(shù)權(quán)重系數(shù)，基于所建立的踏面多目標(biāo)優(yōu)化模型，結(jié)合Pareto方法，得到3種踏面設(shè)計(jì)方案——LMO1、LMO2、LMO3。對(duì)各優(yōu)化方案進(jìn)行動(dòng)力學(xué)驗(yàn)證，并進(jìn)行適應(yīng)性分析。結(jié)果表明，部分方案適用于小半徑曲線、低速工況，部分方案適用于高速工況。
　　本文所做的研究工作及研究成果表明，基于NURBS方法的參數(shù)