1、一、建立轉(zhuǎn)向架子結(jié)構(gòu)首先要建立的是轉(zhuǎn)向架子結(jié)構(gòu)，建根據(jù)比較選擇，拓?fù)鋱D右邊的結(jié)構(gòu)建立車輛的整體模型。立步驟如下：1打開新建模型，首先在 3dmodel setup窗口里，點(diǎn)擊view setup,選擇standard views窗口 里的 wheel/rail : perspective viewo4 SFMPACK; Viev； SetupHpNumbei alDrieCFourActive Vie*1 A2廣314Refit ViewPrQieGtiQn TypePerspAGtiYeView Inertia Fiw&d二Front Plane |o.1Sack Plane 1000l 一

2、Zoom/T rAnsl Ate/Flte廠Tiewsorigi nal vf ew isonetric viek： x upY up z up xdaw nY downzdownPar al 1*1 vi eAl! XY-P1 ane xz-Flane YX*Flane Y3-P1 ane AX-Plane 2Y-P1ane2、點(diǎn)擊模型窗口的Globals菜單，選擇gravity選項(xiàng)，改z值為10。這樣得到的坐標(biāo)，符合 歐洲鐵 路聯(lián)盟制定的標(biāo)準(zhǔn)。3、點(diǎn)擊Bodies圖標(biāo)，進(jìn)入body編輯窗口，右擊默認(rèn)的$B_BODY1,重命名為$B_BOGIE,設(shè)置 參數(shù)。轉(zhuǎn)向架質(zhì)量kg3000kg質(zhì)心位置

3、mZ=0.6縱向剛度I疝kgm21500橫向剛度1 yy kgm22500垂向剛度1 zzkgm22800車體重心至一系懸掛點(diǎn)距離0.9二系懸掛點(diǎn)值構(gòu)架重心距離0.4構(gòu)架重心值輪對重心距離0.1車輪滾動圓半徑0.53000MassfkgXCentre offOl-T erisorfkgnn”R elative to：yR efative to: | B ody Fixed R ef 二3D GearriStryMatk&rtFlexible CympaftertsShow Body Referenee FrameOK4、在MBS Define Body窗口中，點(diǎn)擊3D Geometry選項(xiàng)，設(shè)

4、置bogie構(gòu)架的幾何外形。首 先選 擇類型（Type）為22號：wheel rail bogie,具體參數(shù)的定義如下圖：H2然后設(shè)置參數(shù)如下圖，設(shè)置初始位置(Build In )為：(0, 0, -0.5) o系懸架、系5、點(diǎn)擊MBS Define Body 窗 口中的 Markers 按鍵, 創(chuàng)建標(biāo)志點(diǎn)， 為后續(xù)創(chuàng)建一 懸架服務(wù)，創(chuàng) 建標(biāo)志點(diǎn)均是 相對體(Body) 的BFRF (Body fixed referenee frame固結(jié)在 體上是坐標(biāo)系) 而創(chuàng)建的。如圖創(chuàng)建有六個標(biāo)志點(diǎn)，坐標(biāo)分別如下:二系懸掛（Secondary系懸掛(Primary suspension): X, y,

5、z 1.25, 1.0, 0.5 suspe nsion): x, y, z 0, 1.0, 0.8 (m)具體步驟為，點(diǎn)擊maker list窗口中的new按鍵，輸入新建標(biāo)志點(diǎn)的名稱，如$M_BODY1_PS_1L,創(chuàng)建一系懸掛力。6、如圖所示為創(chuàng)建好的 bogieo7、新建體，命名為$BWS1,參數(shù)如表格所示:輪對質(zhì)量kg1OOOkg質(zhì)心位置m(0, 0, 0)縱向剛度Ixx kgm21000橫向剛度I yy kgm2100、 2垂向剛度1 zzkgm10008、設(shè)置輪軸的幾何形狀，選擇類型為 02號：圓柱體，具體參數(shù)設(shè)置如圖:Co or.Outer Di aAieter in inner

6、 Di aireter |rn Lersth mJ isu-tsr 0= PI5FMPACK; Primitive DefinitionMams.tP WS1 丄 Ub 曲 匝亟尬；二jnone02: CAlriderRef. Markei.noneBuild In m and d 岡RK0Ry|0師5REIor&5AAziha|0100BetaID180Bonn 日|51800,1500000.0 2,200000Ofbcth,L-bot,2-tapi3-no - o Number of hi ghl i gtitedpiAn5 = o Highli ghted PI arie tolour

7、=0(m),用于創(chuàng)建一系力元。Back to Ek 令 Definibon9、在輪對上創(chuàng)建新的標(biāo)記點(diǎn)，坐標(biāo)為x, y,z 0, 1.0, 0.5:CXI樂o 剖 J w 6 I t r 張r e wHelpFSTMPACK; MBS Define MArkArName of Badp$B_I劉工Name of MarkerSM_hys_WS_FMaiker Tvpe.Godv FixedReferenee M-grker,.rion?IdenliliJ loMaiker.nar&RxRyR?Builtl n Position m1125Io1-0.5nentahon Typ色Update 3D

8、-Graphic11v12、搭建虛車體，虛車體在SIMPACK建模中的作用很大，尤其在此處，通過建立虛車體，可以在子 結(jié)構(gòu)中設(shè)置車體與轉(zhuǎn)向架的作用力元，在整體建模中，只需將虛車體與實(shí)際的車體 固結(jié)在一起，即可實(shí)現(xiàn)力的作用。因此，對虛車體的要求是質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量均足夠小，可以不影響實(shí)際車體的動力學(xué)性能。新建虛車體，命名為$B_DUMMY,參數(shù)設(shè)置如下,圖標(biāo)，進(jìn)入全局參數(shù)的窗口，新建參數(shù)并命名為$P_DUMMY,賦值為1E7,點(diǎn)擊Assign確定。在體定義窗口，右擊質(zhì)量數(shù)值輸入窗口，出現(xiàn) value give n by substitution variables提 示，點(diǎn)擊進(jìn)入，選擇$P_DUMM

9、Y,并同樣給轉(zhuǎn)動慣量賦值為$P_DUMMYoSIMPACK; MBS Define Body11=1回.虛車體的幾何外形參數(shù)如下表，具體參數(shù)設(shè)置如圖所示:Len gth in x m1.0Len gth in y m2.4Len gth in z m0.4初始位置為x, y, z 0,0,01.0000002.4000000- 400000BuWIn m and degRxRyReAlphaBetaGammaRef. Marker.匚.SIM PACK: Primitive DefinitionHelpName:$P_DUMMY_CuboidIdwnWy to.none01: Cuboidno

10、ne9 0s.OKBack to Ro也 Definition13、在虛車體上設(shè)置兩個標(biāo)志點(diǎn) $M_DUMMY_L ( R),坐標(biāo)為X, y, Z0, 1,0.2 m,均在虛車體幾何結(jié)構(gòu)的下表面。返回體定義窗口后，選中 Wireframe Representation,則虛車體 將總是以線框形式顯示。u 尊 SIM PACK: 3D Geometry14、回到體定義窗口，進(jìn)入標(biāo)志點(diǎn)定義窗口，新建兩個標(biāo)志點(diǎn)$M_DUMMY_L(R)坐標(biāo)分別為 x, y, z 0, 1,0.2Markers on Body： $B_DUMM 丫| SMJ5WMYl-Matrixl-MatrixSM_DUTAMY_

11、R I l-Matrix7 Display Marker CommentsNew I Modify I Rename I Remove I Show All Markers I15、為了定義虛車體的較接，需在參考坐標(biāo)系上建立 $M_lsys_DUMMY_CONNECT ,坐標(biāo)為 X, y,Z 0,0, 1 mo個標(biāo)志點(diǎn)16、以上步驟為建立體(Body)、標(biāo)志點(diǎn)(Marker) o接下來需要構(gòu)建各部分之間的狡接，建立狡 接的原則是自上而下，即From Marker比To Marker更接近慣性參考系。建立構(gòu)架(Bogie)的較接，設(shè)置如圖，F(xiàn)rom Marker為$皿sys, To Marker

12、為$M_BOGIE,如過將兩者顛倒過來則會在運(yùn)行過程中出現(xiàn)構(gòu)架翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。設(shè)置交接類型為Railway Vehicles,07： general rail track joint (一般輪軌較，自由度數(shù)有 1,5, 6三種選擇)，自由度數(shù)設(shè)為6。此處不需要設(shè)置較接的初始位置。7 SIMPACK: MBS Define Joint .NameHelpFrorft Marker i$M瀘To M ark er j|$M B0GIEJoint Type07; Gener-al Ril TrckJwntStrifePositioriVelocity$J BOGIE5:LonQltudinial Pos

13、ition g =y :Lateral Posixion ：n：=z :vertical Position m=phi Roll Angle rad=psi:Ymv Angle radga/n:Pitch Angle= oooo o o o o o OfitJoint PaEnter VsalMe; 16.0Number erf DOF:1,5 o廠 6Generate/Update WheeWail Elements of JointOK:17、設(shè)置輪對 1 的較接，F(xiàn)rom Marker 為$皿sys_WS_F , To Marker 為$M_WS1,選擇 00： 0 Degrees of

14、 freedom （0號固結(jié)較接），其他參數(shù)不變。同樣設(shè)置輪對 2的較接，對應(yīng)的較接為From Marker為$皿sys_WS_B, To Marker為$M_WS2,較接類型為00號。設(shè)置虛車體 的較 接 From Marker 為 $M_lsys_DUMMY_CONNECT , To Marker 為$M_DUMMY,較接類 型為 00號。HelpK SIMPACK: MBS Define Joint -NameFrorft Marker iTo Marker j00; 0 Degree? of FreedomJoint TypeInitial StatePositi onVelocity

15、JbihVPfameters-1. const Rotation rad1= 0.0A2. const Rotation fradfo o3. Const Rotation radA=o - oconst Translation in x fml二 0.0Const Translation in y Rnl=0.0const Translation In z m二 0.0Rotation sequence:al-be gaNamem廠輛 SIMPACK: MBS Define JointHelpFrorft Marker iJM.DUMMY.CONNECfTo Marker j$M_DUMMY

16、Joint Type00; 0 Dog冷 FreedomIJ.DUMMYInihal StatePositioriVelocityJoint Parameters1. const notation2. Const Rotation m. Cornst Rotation const Translation Const Translation const Trarslatlon Rotation sequence:18、以上為設(shè)置個部分的較接，現(xiàn)在定義轉(zhuǎn)向架懸掛。首先設(shè)置三個方向的剛度(stiffness)與阻尼(damping)系數(shù)，進(jìn)入全局參數(shù)定義窗口，如圖，設(shè)置一系力 二系力的三個方向的剛度

17、、阻尼數(shù)值，具體參數(shù)值如表所示：一系力彈簧縱向剛度系數(shù) P CX(MN/S)30一系力彈簧橫向剛度系數(shù) P CY(MN/S)4一系力彈簧垂向剛度系數(shù)P CZ(MN/S)1.2一系力彈簧縱向阻尼系數(shù) P DX(KNS/M)15一系力彈簧橫向阻尼系數(shù) P DY(KNS/M)2一系力彈簧垂向阻尼系數(shù)P DZ(KNS/M)4二系力彈簧縱向剛度系數(shù) S CX(MN/S)0.15二系力彈簧橫向剛度系數(shù) S CY(MN/S)0.15二系力彈簧垂向剛度系數(shù)S CZ(MN/S)0.45二系力彈簧縱向阻尼系數(shù) S DX(KNS/M)32二系力彈簧橫向阻尼系數(shù) S DY(KNS/M)32二系力彈簧垂向阻尼系數(shù) S

18、DZ(KNS/M)20備注：SIMPACK軟件中長度單位為M 。u* MBS Substitution VariablesHelpFilter:File ActionsM X V z X Y Z WCZCCJDJDJ R p- p- p- p- p- P- s s S $ $ $ $Y zx YZ C-CJDJJ s s S 5 SType: AllFormula:1.5E5Value:I|1.5000000000e4-005Check SyntaxAcceptDiscard |Math() ILJj|3SubVarssin占msinhainhIfGtn?cowcoshIfetnSfanata

19、ritankexpatan2hIog10伽刖$血pow5minFilesaintanntckmmodComme nlabsi789/ I456Ml1230*4+PINewAssighRenameCose19、接下來定義構(gòu)架與輪對的一系懸掛力，在模型建立窗口，點(diǎn)擊力元(Force Eleme nts),進(jìn)入力元定義窗口，新建一個力元命名為$FPS1L,設(shè)置 From Marker為$M_BOGIE_PS_1L, To Marker為$M_WS1_L,與定義較接一樣，需注意Marker的次序不能顛倒。 設(shè)置力元類型為05： Spring-Damper parallel cmp ( 05號：彈簧阻尼

20、并聯(lián)緊密力元)右擊數(shù)值輸入 窗口，分別將事先定義好的數(shù)值賦給相應(yīng)的變量，如圖所示：H SFMPACK; MBS Fonc? Element jFileHelpNameuFrom H kcr i.|M 6OGIE PS ILT o Maikerr$N WSI1DMaBasa.Irwrw1 dentily bo.InaneForce Tjjpa.06: Spring-Damper parallel CmpParameters按照相同步驟新建力元$F_PS 1R設(shè)置FromkcjFFnaT Force F.noNominal Force F.:wn otij h伽” k ml.5：N5. 11Noi

21、n-inal Force F Stiffness c_M StiffneA c_y Stiffness c EDaApi ngBOGIE PS 1R, To Marker 為npFCt-ID: Fctx) TnpFct- TD : Fcfyj inpFcr-io: Fcfz) inpFct-iDi Fdfxd) inpFct-LD； Fdda( 1): $L_Rai 1 whee 1 ght_of_wsi lambda( 1): SL_Railwheel_Left_of_wsi lambdaf 1): $1ai IWheel_Ri ght_oLWS2 lambda( 1)： $L_Rai 1

22、whee 1 _Leftof_WS2 A lambda( 1): $L_Rai 1 wheel_Riaht_of_ws4 1ambd a/1); $ L_Rai1 wheel 丄erc_of_WS4 iamoda ( D： SLjai 1 wnee 1 R1 ant of ws3二IllSFMPACK; MBS DefineJointHelpNameFt&rri Marker iTo Marker j$M_W 弓 1Joint Type07; General FiAil TrAckJointLongitudi nal posh tion t-21.54Later al PosiTion rrT

23、=0-0vertical Positior/ :討=4勺兮&74ph1 !Roll Argle rad=0.0psi；Yaw Angle 0.0gam:Pltch Angle rad=0.04rrrJInitial StatsPc闌anValodtpJoint ParameterXNumber of DOF:1, 5 or 6 6.0kAuen ble： SpsterGenerAts/Upda1e WheelfiAil Elefn&nts a( JointDK”一8、導(dǎo)入轉(zhuǎn)向架子結(jié)構(gòu)，在模型建立窗口，點(diǎn)擊子結(jié)構(gòu)(substructure) *,新建子結(jié)構(gòu)BF B,選擇DataBase,在彈出的

24、窗口中選擇BOGIE,點(diǎn)擊Load substructure。同樣導(dǎo)入 車體 子結(jié)構(gòu)CARBOD丫和構(gòu)架子結(jié)構(gòu)BF_Bo9、定義車體的較接，為07號輪軌較，初始位置10、以BF_B為例定義構(gòu)架子結(jié)構(gòu)的較接，子結(jié)構(gòu)中輪對1與虛輪對3用00號較接固From Marker 為$M_CARBODY_B , To Marker 為 $M_DUMMY,則子結(jié)構(gòu) BF_B 中各個 體的較接設(shè)置完成。相應(yīng)的，子結(jié)構(gòu)BF_F中構(gòu)架的初始位置設(shè)置為s=20.25mo裝配完成后的整結(jié)，子結(jié)構(gòu)中輪對2與虛輪對4用00號較接固結(jié)，構(gòu)架BOGIE與慣性坐標(biāo)系為07號 較接,初始位置s=1.25m,其他參數(shù)不變。虛車體與車體子結(jié)構(gòu)的交接為00號固結(jié)較接,11、進(jìn)行名義力計(jì)算，點(diǎn)擊UI用戶界面上的名義力計(jì)算(Nominal Force )按鍵在下圖所示界面上，點(diǎn)擊initial with all按鍵后點(diǎn)檢perform運(yùn)行，得到結(jié)果如圖示，多 體系統(tǒng)最大加速度為 1E05,此結(jié)果顯示此多體系統(tǒng)模型搭建正確，可以進(jìn)一步進(jìn)行相關(guān)仿真。44 SIN-PACK 8904 Nom-nal ForcesSaijjonMAM* travel System 5dp r IfIr砂30站W(wǎng)hTF I eewX dsnO r Who5r BT PTF；丹Bf F 人 PS ? _、 koT Face F r