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研究生： 江啟榮
Chiang, Chi-Jung
論文名稱： 新式非線性潛滑模型於鐵路車輛轉向架之動態穩定性分析
hunting stability analysis of railway vehicle truck system with nonlinear creep models
指導教授： 李森墉
Lee, Sen-Yung
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 機械工程學系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年： 2008
畢業學年度： 96
語文別： 中文
論文頁數： 93
中文關鍵詞： 潛滑模型
外文關鍵詞： hunting, creep model
相關次數： 點閱：77  下載：2 
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    • 關於軌道車輛的穩定性分析已有多年歷史，在本論文文獻回顧中將從最早的Hertz理論開始做介紹，逐步探究各理論發展過程，最後介紹Heuristic非線性理論，並藉由改進文獻中不合理的假設，套用模型做數據模擬分析與討論。在本論文中總潛滑力的部份，提出一種考慮潛滑力矩 的新模型，並與舊有模型(Heuristic 非線性模型)及線性模型做比較。選用最簡單的六個自由度的轉向架模型，並考慮行駛於彎曲軌道上的車輛系統推導其運動方程式，配合「Lyapunov’s indirect method (Lyapunov’s間接法)」做系統穩定性的分析。最後經由數值分析所得的數據圖形，針對車體轉向架模型系統內部及外部各項參數，做新舊模型及線性模型的比較，並且對於提升車輛系統臨界速度 的策略做討論。藉此了解新舊模型差異，並且掌握軌道車輛的穩定性與安全性。

    About the stability analysis of railway vehicle system has been discussed for years. In reference reviews, we will introduce all about these theories, including linear and nonlinear theories. Finding out these theories, and improving the inconsequent assumptions. In this paper, we presented a new model of total creep force, and compared with the original model (heuristic nonlinear model) and linear model. Considering the simplicity car body model with 6 degree of freedom (6 DOF) that moving on the curved tracks, and calculate the motion equations of the railway vehicle system. Lyapunov’s indirect method is used to analyze the stability of the vehicle system. From the diagram of numerical analysis in this paper, the influence of interior or exterior parameters about critical speed will be discussed and compared with other models, so as to realize the model differences, and the stability and the safety of vehicle.

    摘要 Ⅰ 英文摘要 Ⅱ 誌謝 Ⅲ 目錄、表目錄、圖目錄 Ⅳ 符號說明 Ⅴ 第一章 緒論 1-1 問題描述 1 1-2 文獻回顧 3 1-3 研究目的與方向 6 第二章 文獻整理及理論發展過程 2-1 簡介 7 2-2 基本名詞介紹 2-2-1 潛滑率 8 2-2-2 潛滑力 9 2-3 理論發展過程 2-3-1 Hertz接觸理論 10 2-3-2 二維輪軌滾動接觸理論 12 2-3-3 三維輪軌滾動接觸理論 13 2-3-4 Strip Theory 16 2-3-5 Kalker’s Linear Theory 18 2-3-6接觸面形狀討論 20 2-3-7 Heuristic非線性模型 21 2-3-8 Shen’s Theory 24 第三章 研究內容 3-1 研究想法 26 3-2 輪軌運動計算流程圖 29 3-3 計算流程 31 第四章 運動方程式之建立 4-1 簡介 34 4-2 輪軸組及框架運動之統御方程式 4-2-1 輪軸組 35 4-2-2 框架 39 4-3 外力項 40 4-3-1 懸吊力 42 4-3-2 潛滑力 44 4-3-3 正向力 48 4-3-4 凸緣力 50 4-4 建立運動方程式 51 第五章 研究方法及驗證 5-1 簡介 53 5-2 穩定性理論 5-2-1 Lyapunov’s indirect method 54 5-2-2 Lyapunov’s indirect method應用 以及適用性 55 5-3 潛滑參數曲線擬合 5-3-1 一段曲線擬合 58 5-3-2 二段曲線擬合 58 5-3-3 兩種曲線擬合方法數據比較 60 第六章 結果與討論 6-1 針對各內部參數圖形討論 62 6-1-1 縱向次懸吊系統阻尼係數 62 6-1-2 縱向主懸吊系統彈簧係數 64 6-1-3 側向主懸吊系統彈簧係數 65 6-1-4車輪表面錐度 65 6-2 針對外部參數放大因子Q討論 66 模擬數據圖表 67~86 第七章 結論與未來發展 7-1 結論 87 7-2 未來發展 88 參考文獻 89 附錄 91 表目錄 　　　表(5-1) 61 圖目錄 圖(1-1) 鐵路車輛簡圖 2 圖(1-2) 轉向架簡圖 2 圖(1-3) 軌道動力學領域樹狀圖 3 圖(2-1) 接觸面潛滑力及潛滑力矩示意圖 9 圖(2-2) 車輪軌道接觸示意圖 11 圖(2-3) 潛滑率及潛滑力關係圖 12 圖(2-4) V-J理論對接觸黏滑區之假設 13 圖(2-5) V-J實際黏滑區劃分 15 圖(2-6) Strip Theory基本概念圖形 16 圖(2-7) Strip Theory計算出接觸黏滑區分布 16 圖(2-8) Kalker推導出的接觸區黏滑分布圖形 18 圖(2-9)　不同接觸區域造成接觸形狀差異 20 圖(2-10) 潛滑力與接觸面積關係圖 23 圖(3-1)　Mohr’s Circle 27 圖(3-2)　輪軌運動計算流程圖 29 圖(4-1) 轉向架模型 34 圖(4-2) 座標系統關係圖 35 圖(4-3) 輪軸組受外力圖 40 圖(4-4) 六個自由度的車體模型示意圖 43 圖(4-5) 接觸幾何關係圖 45 圖(4-6) 凸緣力作用示意圖 50 圖(5-1) 一段曲線擬合 59 圖(5-2) 二段曲線擬合(a/b<1) 59 圖(5-3) 二段曲線擬合(b/a<1) 59 圖(6-1) 64 圖(6-2) 各模型對應縱向次懸吊系統阻尼係數在轉彎半徑 2000公尺下所造成的臨界速度曲線圖 67 圖(6-3) 各模型對應縱向次懸吊系統阻尼係數在轉彎半徑 6250公尺下所造成的臨界速度曲線圖 68 圖(6-4) 各模型對應縱向次懸吊系統阻尼係數在轉彎半徑 無限大時所造成的臨界速度曲線圖 69 圖(6-5) 舊模型對應縱向次懸吊系統阻尼係數在 各種轉彎半徑下所造成的臨界速度曲線圖 70 圖(6-6) 新模型對應縱向次懸吊系統阻尼係數 在各種轉彎半徑下所造成的臨界速度曲線圖 71 圖(6-7) 各模型對應縱向主懸吊系統彈簧係數在轉彎半徑 2000公尺下所造成的臨界速度曲線圖 72 圖(6-8) 各模型對應縱向主懸吊系統彈簧係數在轉彎半徑 6250公尺下所造成的臨界速度曲線圖 73 圖(6-9) 各模型對應縱向主懸吊系統彈簧係數在轉彎半徑 無限大時所造成的臨界速度曲線圖 74 圖(6-10) 新模型對應縱向主懸吊系統彈簧係數在 各種轉彎半徑下所造成的臨界速度曲線圖 75 圖(6-11) 各模型對應側向主懸吊系統彈簧係數在轉彎半徑 2000公尺下所造成的臨界速度曲線圖 76 圖(6-12) 各模型對應側向主懸吊系統彈簧係數在轉彎半徑 6250公尺下所造成的臨界速度曲線圖 77 圖(6-13) 各模型對應側向主懸吊系統彈簧係數在轉彎半徑 無限大所造成的臨界速度曲線圖 78 圖(6-14) 新模型對應側向主懸吊系統彈簧係數在 各種轉彎半徑下所造成的臨界速度曲線圖 79 圖(6-15) 新模型對應側向主懸吊系統彈簧係數在各種 轉彎半徑下所造成的臨界速度曲線圖(細部圖) 80 圖(6-16) 各模型對應不同車輪表面錐度在轉彎半徑 2000公尺下所造成的臨界速度曲線圖 81 圖(6-17) 各模型對應不同車輪表面錐度在轉彎 半徑6250公尺下所造成的臨界速度曲線圖 82 圖(6-18) 各模型對應不同車輪表面錐度在轉彎半徑 無限大時所造成的臨界速度曲線圖 83 圖(6-19) 新模型對應不同車輪表面錐度在各種 轉彎半徑時所造成的臨界速度曲線圖 84 圖(6-20) 各模型對應不同放大倍數在轉彎半徑 6250公尺時所造成的臨界速度曲線圖 85 圖(6-21) 次懸吊系統阻尼係數對應不同放大倍數在 轉彎半徑6250公尺時所造成的臨界速度曲線圖 86

    [1] B. Paul and J. Hashemi , “Contact Geometry Associated with Arbitrary Rail and Wheel Profiles , The General Problem Rolling Contact “ (A. L. Browne and N. T. Tsai , eds.), Applied Mechanics Division , Vol. 40 , pp93-105 , ASME , New York , 1980
    [2] Carl Panek and J. J. Kalker , “Three-Dimensional Contact of a Rigid Roller Traversing a Viscoelastic Half Space” , J. Inst. Maths Applics ,Vol. 26 , pp299-313 , July 1980
    [3] D. J. Haines and Ollerton , “Contact Stress Distributions on Elliptical Contact Surfaces Subjected to Radial and Tangential Force” , Proc. Inst. Mech. Eng. , Lubication and ,Vol. 177 No.4 , pp95-114 ,1963
    [4] J. Halling , “Microslip Between a Rolling Element and Its Track Arising from Geometric Conformity and Applied Surface Tractions” , J. Mech. Eng. Sci , Vol. 6 , No. 1 , 1964
    [5] J. J. Kalker , “A Strip Thory for Rolling with Slip and Spin” , Proc, K. , Ned. Akad. Wet. , Ser. B , Vol. 70 ,pp10-62 , 1967
    [6] J. J. Kalker , “Survey of Wheel-Rail Rolling Contact Problem” , Vehicles System Dynamics , Vol 8 , pp317-358 , 1979
    [7] J. J. Kalker , ”The Computation of Three-Dimensional Rolling Contact with Dry Friction” , Int. Numerical Methods in Engineering , Vol.14 , pp1293-1307 , 1979
    [8] J. J. Kalker , “Review of Wheel-Rail Rolling Contact Theories , The General Problem Rolling Contact “ (A. L. Browne and N. T. Tsai , eds.), Applied Mechanics Division , Vol. 40 , pp77-92 , ASME , New York , 1980
    [9] K. L. Johnson , “The effect of a Tangential Force Upon the Rolling Motion of an Elastic Sphere Upon a Plane” , J. App. Mech. , Vol. 25 , pp339-346 , Transaction of ASME , 1958
    [10] P. J. Vermeulen and K. L. Johnson , “Contact of Nonspherical Elastic Bodies Transmitting Tangential Force” , J. App. Mech. , Vol. 13 , pp338-340 , Transaction of ASME , 1964
    [11] Rao V. Dukkipati and Vijay K. Garg , “Dynamics of Railway Vehicle Systems” , Acaemic Press , 1984
    [12] R. C. White , D. A. Limbert , J. K. Hendick , and N. K. Cooperrider , “Guideway-Suspension Tradeoffs in Rail Vehicle Systems”,Report DOT-OS-50107,U.S. Department of Transportation , Washington D.C.
    [13] Z. Y. Shen , J. K. Hendick , and J. A. Elkins , “A Comparison of Alternative Creep Force Models for Rail Vehicle Dynamic Analysis” , Dynamics of Vehicles on Roads and on Tracks , Proc of 8th IAVSD Symposium , Vol. 1 , pp591-605 , 1984
    [14] Z. Y. Shen , J. K. Hendick , and J. A. Elkins , “A Comparison of Alternative Creep Force Models for Rail Vehicle Dynamic Analysis” , Vehicles System Dynamics , Vol 12 , no. 1-3 , pp79-83 , 1983Vol. 177 , No. 4 , 1963
    [15] 金學松 , ”輪軌蠕滑理論及其試驗研究” , 西南交通大學出版社 成都 , 1999
    [16] 金學松.沈志云 , “輪軌滾動接觸力學的發展” , 力學進展 , 31卷 , 第1期 , 2001
    [17] 金學松.劉啟躍 , “輪軌摩擦學” , 中國鐵道出版社 北京 , 2004
    [18] 孔祥安.江曉禹.金學松 , “固體接觸力學” , 西南交通大學出版社 成都 , 1998
    [19] 張世福 , ”非線性接觸力對行駛於彎曲軌道車輛系統之動態穩定性效應” , 國立成功大學機械與工程學系碩士論文 , 2001
    [20] 鄭永長 , ”非線性車輪與鐵軌接觸力對鐵路車輛輪軸組穩定性之影響” , 國立成功大學機械與工程學系碩士論文 , 1999
    [21] 鄭永長 , ”高速鐵路車輛轉向架之動態分析”, 國立成功大學機械與工程學系博士論文 , 2004

    下載圖示 校內：2009-07-09公開
    校外：2009-07-09公開
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