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本文主要围绕机车动力学开展系列研究工作,包括对我国交流传动机车转向架的结构进行分析,对机车非线性横向运动稳定性进行研究,对不平顺输入的敏感波长组合不平顺方法、轮轨型面匹配的多目标综合方法、动力学参数的正交优选方法等机车动力学分析中相关方法进行研究,对车轮材料对轮轨接触应力的影响、轮轨间水砂等介质对轮轨粘着的影响等交流传动货运机车轮轨关系的相关问题进行研究,并在考虑纵向力横向分量基础上对重载列车中部机车的安全性进行研究。我国前几年批量投用了HXD1、HXD2、HXD3、HXD1B、HXD2B、HXD3B、 HXD1C、HXD2C、HXD3C、HXN3、HXN5等11种和谐型交流传动机车,但缺乏对上述机车转向架结构的对比分析。本文对主动齿轮悬臂布置结构、主动齿轮外端简支结构和主动齿轮两端简支结构等结构及其工作原理进行归纳分类和对比分析,为转向架设计改进和动力学建模提供了基础。机车横向运动稳定性是机车动力学的重要研究内容。但在相当长的时间里,均以线性临界速度评价机车的横向运动稳定性,实践中线性临界速度遇到了难以克服的困难。本文提出对机车运动稳定性各种临界状态进行全局描述的临界状态图,建立了相应的数值分叉方法,并提出以亚临界Hopf分叉速度取代线性临界速度作为机车运行的限制速度。为做好机车的动力学分析,应正确的输入线路不平顺,选择合适的车轮型面,并能准确、有效的进行机车相关参数的优化。为此,本文提出与我国线路养护标准直接对应的敏感波长组合不平顺方法；提出兼顾机车多个目标的轮轨型面匹配的多目标综合方法；提出基于正交法的机车动力学参数的正交优选方法。相对于传统的直流机车而言,采取合适措施降低轮轨磨耗、提高轮轨粘着发挥对交流传动货运机车显得更为重要。为此,针对交流传动货运机车,通过仿真分析提出提高车轮材料的强度指标和硬度,有利于提高车轮抗塑性变形能力和疲劳寿命；通过试验研究提出优化撒砂量可以在提高轮轨粘着系数的同时,控制撒砂的负面影响。对于重载组合列车的中部机车而言,其安全性问题与列车纵向力及其横向分量密切相关。针对重载组合列车中部机车的安全性问题,分析了100型、101型和102型车钩的结构,及其对列车纵向力传递与分解的影响;仿真分析和试验研究了列车纵向力及其横向分量对列车中部机车安全性的影响。