补充资料：产品开发过程中的设计原理及应用实例

 

铁路车辆大致可以分为车体、转向架、连接缓冲装置等部分。转向架是铁路车辆的走行部分，它的作用是承受车体上部的重量，传递牵引力和制动力，缓和线路对车辆的冲击。转向架一般包括轮对轴箱装置、弹性悬挂装置、构架和侧架、基础制动装置、车体支承装置等部分（如图1）。目前，我国铁路货车的主型转向架是转8A型转向架，包括：轴承、轮对、侧架、锲块、摇枕、枕簧、滑槽式基础制动装置、旁承及下心盘等主要零部件组成。
　

转向架的设计问题是铁路货车的设计中较为复杂的问题，车辆运行的安全性和平稳性主要取决于转向架设计是否合理。转向架设计中弹簧减振器是关键部件，弹簧减振器的主要参数有二十多个，静态约束有十几条，车辆系统的振动（包括垂直、横向、滚摆、点头等形式），轮对的蛇行运动（低速、高速时不同）、列车的曲线通过特性（通过弯道的抗倾覆、抗脱轨性能）等动力学性能直接与弹簧减振器的结构参数有关。

转向架的设计一般要经过设计参数、有限元分析和动力学性能校核三个步骤，目前的设计活动遵循“设计、分析、更改”的形式，即进行有限元分析或动力学性能校核发现不能满足要求，再返回设计部门进行修改。由于涉及的参数较多，参数之间的耦合关系也比较复杂，转向架结构参数的设计往往需要较多时间。尤其是结构参数对于车辆的动力学性能的影响，往往只能依靠设计人员的经验来进行判断，当模型比较复杂时，容易造成设计人员判断失误，工程更改则带来产品开发周期延长，质量水平下降等问题。

因此，需要为设计人员提供一种工具，使他们在进行结构参数的设计计算时，能够直观的理解参数调节对于动力学性能的影响。下面用一个简单的举例来说明如何用设计原理系统指导参数调节。

转向架中的弹簧减振器被作为关键部件来处理，对其进行行为仿真和原理解释，但是设计人员在完成弹簧和减振器的参数设计以后对车辆的振动性能进行分析。车辆振动系统的简化模型中，图2(a)只考虑有非线性阻尼的垂直自由振动，图2(b)是弹簧减振器的示意图，弹簧减振器的参数有二十多个，包括簧条直径、弹簧圈数、弹簧刚度、摩擦面角、摩擦面系数等，根据仿真需要进行适当简化。
　

STEP1)什么影响车体的振幅？
*车体离开平衡位置的距离；
STEP2)什么影响车体离开平衡位置的距离？

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