CN113642113A - 横向止挡的设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种横向止挡的设计方法，绘制一个横向止挡的三维图，在所述横向止挡的橡胶部分挖一个孔，将三维图导入模拟软件，并在模拟软件中形成产品刚度曲线；通过调节孔的宽度，来调节止挡后期刚度曲线和止挡前期刚度曲线的曲率的差值，孔越宽所述差值越大，反之越小。本发明所述横向止挡的设计方法，在不改变横向止挡材料、不增加零部件的情况下，通过改变横向止挡的结构来获得想要的产品刚度曲线。只需反复调节所述孔的宽度、高度，橡胶部分两侧型面的曲率获得所要求的产品刚度曲线。为横向止挡的设计提供明确的设计方向，避免盲目设计。

Description

横向止挡的设计方法
技术领域
本发明涉及车辆减振部件，更具体地，涉及一种横向止挡的设计方法。
背景技术
橡胶止挡是常用的一种橡胶金属复合的减振限位元件，可广泛应用于各种减振限位场所，尤其是在机车车辆的转向架中应用十分普遍。
地铁等轨道车辆在地下、地面及高架线路上运行时，由于施工线路因素，经常通过一些小曲线半径，极易产生车辆横移，为避免车辆侧翻等危险工况的出现，在转向架上都设置有横向止挡结构。
横向止挡受到较小载荷、车辆发生较小位移时，横向止挡起到抗震减振的作用，保证车辆的平稳性和乘坐舒适性；当横向止挡受到较大载荷、车辆发生较大位移时，横向止挡起到硬止挡的作用，要求横向止挡具有较高的刚度，限制车体的横向位移，保证车辆的安全性。横向止挡受到的载荷较小，车体发生较小位移时，由于横向止挡只起到抗震减振的作用，此时横向止挡虽然有位移，受到的力并不大，在产品刚度曲线图中，曲线较为平缓，将这一段产品刚度曲线称为止挡前期刚度曲线；当横向止挡受到较大载荷，车体发生较大位移时，横向止挡起到硬止挡作用时，横向止挡受到的力非常大，在产品刚度曲线图中，曲线急剧上升，曲线较为陡峭，将这一段产品的刚度曲线称为止挡后期刚度曲线。从前期刚度曲线过渡后期刚度曲线有一个拐点，所述拐点是横向止挡设计时的一个指标。横向止挡不能过早的过渡到后期刚度，后期刚度时，横向止挡起到硬止挡的作用，此时，车体振动较大，车辆不平稳，乘坐舒适性差。
随着高速轨道车辆的快速发展，横向止挡需要更好地满足车辆的动力学要求，对横向止挡的刚度曲线性能要求越来越高。产品刚度曲线体现了横向止挡的刚度性能，在进行横向止挡设计时，不同的车辆用的横向止挡所要求的刚度曲线不同。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种横向止挡的设计方法，该设计方法在不增加零部件，不改变材料的情况下，为技术人员在横向止挡设计过程中提供了明确的设计方向，使在设计过程中有方向的调节产品刚度曲线，避免盲目设计。
提供一种横向止挡的设计方法，绘制一个横向止挡的三维图，在所述横向止挡的橡胶部分挖一个孔，将三维图导入模拟软件，并在模拟软件中形成产品刚度曲线；通过调节孔的宽度，来调节止挡后期刚度曲线和止挡前期刚度曲线的曲率的差值，孔越宽所述差值越大，反之越小。
横向止挡的后期刚度曲线和前期刚度曲线的曲率的差值是横向止挡设计时的重要指标，刚度曲线一般是要求前期刚度较小，后期刚度较大，也就是差值要大一点，至于要多大是需要根据动力学软件进行计算得出，根据动力学计算，可以选取对于列车横向稳定性和舒适性指标较好的刚度差值。一般来说前期刚度小来保证乘坐舒适性，后期增大刚度进行横向限位。
差值小，说明产品刚度曲线整体较为平缓，横向止挡受到较大载荷、车辆发生较大位移时的刚度就越小。反之，差值大，产品刚度曲线陡峭，横向止挡受到较大载荷、车辆发生较大位移时的刚度越大，能较好的限制车体的横向位移，保证车辆的安全性。
本发明通过在橡胶部分挖一个孔，在相同胶料硬度下，不增加零部件的情况下，通过改变结构，来调节产品的刚度曲线。设计人员根据不同的车辆工况，通过模拟设计调节孔的宽度，就可获得想要的产品刚度曲线曲率的差值。
优选地，将所述孔挖在橡胶部分靠近转向架一侧的底面。如果将孔挖在橡胶部分的中间，模具设计较为复杂，增加了模具设计的成本，并且增加了硫化工艺的难度；将孔设置于底面，模具较为简单，橡胶部分不容易开裂，提高了横向止挡的寿命。
进一步地，所述孔为向横向止挡方向内凹的弧形凹槽。
进一步地，调节所述孔的高度来调整曲线中刚度曲线拐点的位置，所述孔的高度越大，拐点所对应的位移值越大。
所述拐点是横向止挡设计时的一个重要指标，通过调节孔的高度，可以调节拐点的位置。设计人员根据不同的车辆工况，调节横向止挡作为抗震减振作用时的受载上限，位移大小，保证车辆的平稳性和安全性。
进一步地，调节所述橡胶部分两侧型面的曲率，在相同胶料硬度下，橡胶型面越往内凹，横向止挡的刚度越小。
进一步地，反复调节所述孔的宽度、高度，橡胶部分两侧型面的曲率模拟得到的产品刚度曲线，模拟得到的产品刚度曲线与所要求的产品刚度曲线吻合。
进一步地，在模拟软件中调节所述孔的宽度、高度，橡胶部分两侧型面的曲率时，先进行粗调，再进行微调，使模拟得到的产品刚度曲线与所要求的产品刚度曲线吻合。
进一步地，所述所要求的产品刚度曲线是指：根据车辆动力学性能计算，选取的在不同工况下动力学性能较好的横向止挡性能参数。一般设计人员在设计时是根据客户提供的性能参数进行设计的，设计人员根据客户提供的产品刚度曲线点值，在软件中绘制出来的产品刚度曲线。客户提供的产品刚度曲线点值，每个点值都有一个范围，因此，所要求的产品刚度曲线不是确定的一个曲线，而是一个范围，设计人员在设计时，模拟得到的产品刚度曲线只要在这个范围内即可。
进一步地，所述软件为Excel，所述模拟软件为CAE。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述横向止挡的设计方法，在不改变横向止挡材料、不增加零部件的情况下，通过改变横向止挡的结构、再对结构进行调节来获得想要的产品刚度曲线。具体的，在横向止挡的橡胶部分开孔，优选将孔开在横向止挡靠近转向架一侧的底面，通过调节孔的宽度和高度，调节产品前期刚度曲线和后期刚度曲线的曲率差值和拐点，通过调节所述橡胶部分两侧型面的曲率，来调节产品的刚度。本发明只需通过反复调节所述孔的宽度、高度，橡胶部分两侧型面的曲率就能获得所要求的产品刚度曲线。为横向止挡的设计提供明确的设计方向，避免盲目设计。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是横向止挡结构示意图。
图2是模拟得到的的产品刚度曲线。
1为底板，2为橡胶部分，3为耐磨板，D为空的宽度，H为孔的高度，k为橡胶部分两侧型面的曲率，L1为止挡前期刚度曲线，L2为止挡后期刚度曲线，A为拐点。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
提供一种横向止挡的设计方法，具体步骤如下：
第一步：根据客户提供的产品刚度曲线点值，在Excel中使用散点图功能绘制出所要求的产品刚度曲线；
第二步：绘制一个如图1所示的横向止挡的三维图，将三维图导入CAE进行有限元分析，并通过CAE仿真获得该三维图的产品刚度曲线；
第三步：通过调节孔的宽度D，来调节止挡后期刚度曲线和止挡前期刚度曲线的曲率的差值，孔越宽所述差值越大，反之越小；
第四步：调节所述孔的高度H来调整曲线中刚度曲线拐点的位置，孔的高度越大，拐点所对应的位移值越大；
第五步：调节所述橡胶部分两侧型面的曲率k来调节横向止挡的刚度，在相同胶料硬度下，曲率k越大，横向止挡的刚度越小；
第六步：反复操作第三步、第四步和第五步，模拟得到产品刚度曲线，模拟得到的产品刚度曲线与所要求的产品刚度曲线吻合。如图2所示，为模拟得到的产品刚度曲线，其中，L1为止挡前期刚度曲线，L2为止挡后期刚度曲线，A为拐点。
客户提供的产品刚度曲线点值是客户根据车辆的性质，获得所述横向止挡在不同工况下要求的性能参数。本实施例客户提供的产品刚度曲线点值，每个点值都有一个范围，因此，所要求的产品刚度曲线不是确定的一个曲线，而是一个范围，设计人员在设计时，模拟得到的产品刚度曲线只要在这个范围内即可。
所述的孔挖在橡胶部分靠近转向架一侧的底面，所述的孔可以挖在橡胶部分的任一个位置，优选挖在橡胶部分的底面，挖在底面模具设计较简单，橡胶部分不易开裂，保证了横向止挡的寿命。所述孔为向横向止挡方向内凹的弧形凹槽。
本实施例通过在橡胶部分挖一个孔，在相同胶料硬度下，不增加零部件的情况下，通过改变结构，来调节横向止挡的刚度曲线。设计人员根据不同的车辆工况，通过模拟设计调节孔的宽度D、高度H，橡胶部分两侧型面的曲率k，调节就可获得想要的刚度曲线。其中，所述孔的宽度D越大，L1和L2的曲率差值越大；高度H越大，拐点A所对应的位移值越大；所述橡胶部分两侧型面的曲率k越大，横向止挡的刚度越小。反复调节宽度D、高度H和曲率k，使模拟得到的产品刚度曲线在客户要求的产品刚度曲线范围内。本实施例利用模拟软件设计，在现有结构的基础上进行改进，只需反复调节宽度D、高度H和曲率k，为横向止挡的设计提供明确的设计方向，避免盲目设计。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的包含范围之内。

Claims (10)

1.一种横向止挡的设计方法，其特征在于，绘制一个横向止挡的三维图，在所述横向止挡的橡胶部分挖一个孔，将三维图导入模拟软件，并在模拟软件中形成产品刚度曲线；通过调节孔的宽度，来调节止挡后期刚度曲线和止挡前期刚度曲线的曲率的差值，孔越宽所述差值越大，反之越小。
2.根据权利要求1所述的横向止挡的设计方法，其特征在于，将所述孔挖在橡胶部分靠近转向架一侧的底面。
3.根据权利要求2所述的横向止挡的设计方法，其特征在于，所述孔为向横向止挡方向内凹的弧形凹槽。
4.根据权利要求3所述的横向止挡的设计方法，其特征在于，调节所述孔的高度来调整曲线中刚度曲线拐点的位置，所述孔的高度越大，拐点所对应的位移值越大。
5.根据权利要求4所述的横向止挡的设计方法，其特征在于，调节所述橡胶部分两侧型面的曲率，在相同胶料硬度下，曲率越大，横向止挡的刚度越小。
6.根据权利要求5所述的横向止挡的设计方法，其特征在于，反复调节所述孔的宽度、高度，橡胶部分两侧型面的曲率模拟得到产品刚度曲线，模拟得到的产品刚度曲线与所要求的产品刚度曲线吻合。
7.根据权利要求6所述的横向止挡的设计方法，其特征在于，在模拟软件中调节所述孔的宽度、高度，橡胶部分两侧型面的曲率时，先进行粗调，再进行微调，使模拟得到的产品刚度曲线与所要求的产品刚度曲线吻合。
8.根据权利要求7所述的横向止挡的设计方法，其特征在于，所述所要求的产品刚度曲线是指：根据车辆动力学性能计算，选取的在不同工况下动力学性能较好的横向止挡性能参数。
9.根据权利要求8所述的横向止挡的设计方法，其特征在于，所述软件为Excel。
10.根据权利要求1所述的横向止挡的设计方法，其特征在于，所述模拟软件为CAE。
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