[发明专利]一种轨道交通车辆转向架用抗侧滚装置及获取抗侧滚刚度的方法

权利要求书

1.一种轨道交通车辆转向架用抗侧滚装置，在沿所述轨道交通车辆的任意位置处界定了正交笛卡尔坐标系，其中所述坐标系的x轴沿着所述轨道交通车辆的长度方向延伸，y轴沿所述轨道交通车辆的宽度方向延伸，z轴沿所述轨道交通车辆的高度方向延伸；

所述抗侧滚装置包括沿着z轴方向延伸并沿着y轴方向间隔设置的一对拉压杆(1)、沿着x轴方向延伸并沿着y轴方向间隔设置的一对摆臂(2)、以及沿着y轴方向延伸并沿着y轴方向间隔设置的一对第一扭杆(3-1)；每一根拉压杆(1)的一端与摆臂(2)的一端铰接相连，每一根拉压杆(1)的另一端用于与转向架或车体铰接相连；其特征在于：

所述第一扭杆(3-1)有两根，且两根第一扭杆(3-1)同轴间隔设置，每一根第一扭杆(3-1)与摆臂(2)的另一端相连；两根第一扭杆(3-1)通过相应的传动机构与设置在第一扭杆(3-1)一侧的一根第三扭杆(3-3)相连，各扭杆用于安装在车体或转向架上。

2.根据权利要求1所述的轨道交通车辆转向架用抗侧滚装置，其特征在于，所述传动机构包括至少一组扭杆和多组锥齿轮传动，相邻两根扭杆之间通过锥齿轮传动相联，所述第一扭杆(3-1)与传动机构的扭杆之间通过锥齿轮传动相联，所述第三扭杆(3-3)与传动机构的扭杆之间通过锥齿轮传动相联；所述传动机构的各组扭杆中，相邻的两根扭杆在xy平面内垂直布置。

3.根据权利要求1或2所述的轨道交通车辆转向架用抗侧滚装置，其特征在于，所述传动机构包括四组锥齿轮传动和由两根第二扭杆(3-2)构成的一组扭杆；其中两根第二扭杆(3-2)沿着y轴间隔设置；每根第一扭杆(3-1)的一端通过相应的锥齿轮传动与对应的一根第二扭杆(3-2)的一端啮合传动，该第二扭杆(3-2)的另一端通过相应的锥齿轮传动与第三扭杆(3-3)的对应端部啮合传动。

4.根据权利要求1或2所述的轨道交通车辆转向架用抗侧滚装置，其特征在于，当车体相对转向架发生侧滚运动时，各段扭杆均会产生扭转变形；当车体相对转向架发生沉浮运动时，各段扭杆只绕各自的轴心转动。

5.一种获取权利要求1-4中任一项所述的轨道交通车辆转向架用抗侧滚装置的抗侧滚刚度的方法，其特征在于，所述抗侧滚装置的传动机构包括四组锥齿轮传动(A,B,C,D)和由两根第二扭杆(3-2)构成的一组扭杆；

其中第二扭杆(3-2)沿着x轴方向延伸并沿着y轴方向间隔设置；每根第一扭杆(3-1)的一端通过相应的锥齿轮传动与对应的一根第二扭杆(3-2)的一端啮合传动，该第二扭杆(3-2)的另一端通过相应的锥齿轮传动与第三扭杆(3-3)的对应端部啮合传动；

所述抗侧滚刚度的获取方法包括如下步骤：

设各扭杆均为等截面圆杆，第一扭杆的长度为l₁，直径为d₁，剪切模量为G₁；第二扭杆的长度为l₂，直径为d₂，剪切模量为G₂；第三扭杆的长度为l₃,直径为d₃，剪切模量为G₃；则各扭杆自身的扭转刚度分别为：

第一扭杆的扭转刚度为：

第二扭杆的扭转刚度为：

第三扭杆的扭转刚度为：

设第一扭杆和第二扭杆连接处的锥齿轮传动比为i_1-2，第二扭杆和第三扭杆连接处的锥齿轮传动比为i_2-3；则扭杆的组合扭转刚度k_r和各扭杆的扭转刚度存在以下关系：

则扭杆的组合扭转刚度为：

设所述拉压杆的轴向力为F，车体侧滚倾角为θ，各扭杆的组合扭转刚度为k_r，摆臂的跨距为L，摆臂的长度为l，拉压杆的垂向位移为ξ，抗侧滚装置的恢复力矩为M，抗侧滚装置的抗侧滚刚度为k′_r，则有平衡方程：

M＝k′_r·θ

因：M＝F·L

且：F·l＝2ξ·k_r/l

ξ＝θ·L/2

故有：k′_r＝L²·k_r/l²

在忽略锥齿轮传动尺寸的条件下L≈2l₁+l₃

由此，所述抗侧滚装置的抗侧滚刚度表示为：