转向架作为铁道机车车辆的重要组成部分,起着承载、牵引、走行和制动等重要作用,是决定列车运行安全及动力学性能最为关键的组成部分。 单轴转向架相对于常规的两轴转向架而言,属于非常规转向架。单轴转向架在降低车辆自重、缓和轮轨系统动作用力、减少运行噪声和改善曲线通过性能方面具有先天优势,其在部分国家或地区的成功运用为新型转向架及车辆配置模式的研究和开发提供了有益的启示。由于采用单轴转向架在降低重量和能源利用率方面具有广阔的前景,该技术近来受到业界的广泛关注,已被UIC确立为关于铁路提高能效的中长期发展战略的研究课题之一。 论文首先由独立旋转车轮入手,介绍了国外几种典型的采用独立旋转车轮转向架的轻轨车组及优缺点,进而引入了单轴转向架概念,并对当前几种单轴转向架的应用情况和优越性进行了介绍。 论文的第二章主要讨论了城市轨道车辆(车组)的主要技术参数和设计原则,并提出了采用单轴转向架的新型车组模型的技术设计方案及主要技术参数。 第三章主要介绍了单轴转向架的设计方案,针对转向架各部分及主要零部件,阐述了区别于常规转向架的结构特点。 论文的第四、五两章主要对轮对、构架和车体进行了受力分析并推导了转向架和车体的运动方程;建立了相应的动力学仿真模型,并利用多体动力学仿真软件SIMPACK对模型进行动力学仿真计算。首先,对初选的悬挂参数进行了分析,优选出使车辆的横向稳定性、平稳性及曲线通过综合性能较好的参数组合;在此基础上,对转向架的动力学性能进行分析和计算;最后与常规转向架车辆的曲线通过性能进行了比较。分析和计算结果表明,单轴转向架车辆在满足横向稳定性的同时,能够改善曲线通过性能,降低磨耗,尤其是在曲线半径较小的既有线路上,与常规转向架车辆相比整车磨耗的降低十分明显。