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摘 要：当一般列车以高速转弯，车体及车内的物件和乘客都会受到离心力的作用。这是因为列车本来在直线前进，与转弯中车辆的前进方向不一致，于是产生了离心加速度。因此，很多列车在转弯时都需减速，摆式列车能够在普通路轨上的弯曲路段高速驶过而无需减速。摆式列车供乘客乘座的车体在转弯时可以侧向摆动。在电脑的控制下，当车辆向左转时，车体通过装有摇枕的倾摆机构向左倾摆，让重力抵消向右推的离心力。
关键词：摆式车体 倾摆机构 摇枕
1007-3973（2012）008-066-02
1设计要求及参数
摆式列车的设计要求是具有一般列车的功能与行驶速度，另外车体必须悬挂在机架(摇枕)上，以减少振动。车体在转弯时，顺、逆时针都能至多倾斜8€埃堤逡酝獾钠渌思】赡懿徽蓟蛏僬汲堤宓匕逡陨厦婊·
为了实现摆式列车的设计要求，摆枕通过呈“八”字形的四连杆机构吊在转向架的构架上，车体通过空气弹簧与阻尼器坐落在摆枕上。四连杆机构通过铰链相连，其中两杆有固定长度，另外两杆为控制缸可轴向伸缩。因此，车体的运动轨迹就由四连杆倾摆机构尺寸来决定的。机构简图如图1，设计参数如表1。
2机构运动及受力分析
跟据平面连
将已知的相关数据代入方程，并应用matlab求解得：
当AB杆与x的负方向夹角为时：
当AB杆与x的负方向夹角为时：
进而可以求得在摇枕摆动过程中车体重心的绝对横向移动量为：15.56mm；车体重心的绝对纵向移动量为：20.88mm；车体摆心的绝对横向移动量为：260.9mm；车体摆心的绝对纵向移动量为：134.6 mm。因此，摆心的较大位移量保证了车体重心的较小位移量，进而保证列车运行时的舒适度与安全性同时可以求出不同位置时BC以及CD杆与x负方向的夹角€%[、€%Z。
一致，因此仅以AB杆与x负方向夹角为40€笆钡幕菇惺芰Ψ治鑫·
分析：BC杆为二力杆仅受轴向力FN1，所以只需进行拉压应力校核；而CD杆，D点处为固定铰链受到水平及竖直方向的力，C点处收到二力杆AB的反作用力，其中M为弯矩，由于径向力的存在，需要对杆进行切应力的校核；同CD杆一样AB杆的固定端收到水平和竖直方向力，但另一端收到来自BC的反作用力以及车体给予的重力FG。相应的校核公式为：
根据上述校核公式以及实际相关数据情况可以求出各个杆件的受力情况为:
BC杆：
CD杆：
AB杆：
根据以上数据可知，BC杆受拉压应力交大而CD、AB受切应力以及弯矩交大。因此CD杆应选抗拉亚材料而CD、AB杆选抗弯扭的材料。
3设计总结
经过选型、计算和仿真分析，可知所设计方案基本可行，能够满足设计要求。设计的主要特点是：
(1)该倾摆机构采用四连杆机构，使用了一个伺服马达，两个液压缸，结构简单，传动性能较好，结构稳定，在弹簧与阻尼器的调整下基本保持了列车的平稳运行。
(2)由于摆动油缸和摆动吊杆位于摇枕与机架之间，用2 个摆动油缸来控制摇枕相对于机架的摆动以达到车体的摆动。它的优点是在于悬挂弹簧不必承受由于速度增加而产生的横向力；缺点是增加了转向架的质量和复杂性，也增加了摆动所需要的作用力。
参考文献：
谢进,万朝燕,杜立杰.机械原理(第2版)[M].北京:高等教育出版社,2004.
江晓禹,龚晖.材料力学(第四版)[M].成都:西南交通大学出版社,2009.
[3] 李芾,付茂海,倪文波.摆式列车及其在中国的运用前景[J].专家论坛,2004(3).
关键词：摆式车体 倾摆机构 摇枕
1007-3973（2012）008-066-02
1设计要求及参数
摆式列车的设计要求是具有一般列车的功能与行驶速度，另外车体必须悬挂在机架(摇枕)上，以减少振动。车体在转弯时，顺、逆时针都能至多倾斜8€埃堤逡酝獾钠渌思】赡懿徽蓟蛏僬汲堤宓匕逡陨厦婊·
为了实现摆式列车的设计要求，摆枕通过呈“八”字形的四连杆机构吊在转向架的构架上，车体通过空气弹簧与阻尼器坐落在摆枕上。四连杆机构通过铰链相连，其中两杆有固定长度，另外两杆为控制缸可轴向伸缩。因此，车体的运动轨迹就由四连杆倾摆机构尺寸来决定的。机构简图如图1，设计参数如表1。
2机构运动及受力分析
2.1运动分析
根据设计要求，将上文机构简图进一步简化，可得车体在直线平稳运行时与转弯时的机构位置简图，即摇枕摆动的角度不同。其中AB杆为主动杆，AB杆在两个位置相差8€·与x负方向夹角分别为40€昂·2€·。跟据平面连
源于：论文格式排版www.udooo.com
杆机构正运动分析的直角坐标系法，设A点坐标为（0，0）；D点坐标为(-165,450)列位置方程有：将已知的相关数据代入方程，并应用matlab求解得：
当AB杆与x的负方向夹角为时：
当AB杆与x的负方向夹角为时：
进而可以求得在摇枕摆动过程中车体重心的绝对横向移动量为：15.56mm；车体重心的绝对纵向移动量为：20.88mm；车体摆心的绝对横向移动量为：260.9mm；车体摆心的绝对纵向移动量为：134.6 mm。因此，摆心的较大位移量保证了车体重心的较小位移量，进而保证列车运行时的舒适度与安全性同时可以求出不同位置时BC以及CD杆与x负方向的夹角€%[、€%Z。
2.2受力分析
由于该机构两个位置仅角度不同，受力分析过程基本一致，因此仅以AB杆与x负方向夹角为40€笆钡幕菇惺芰Ψ治鑫·
分析：BC杆为二力杆仅受轴向力FN1，所以只需进行拉压应力校核；而CD杆，D点处为固定铰链受到水平及竖直方向的力，C点处收到二力杆AB的反作用力，其中M为弯矩，由于径向力的存在，需要对杆进行切应力的校核；同CD杆一样AB杆的固定端收到水平和竖直方向力，但另一端收到来自BC的反作用力以及车体给予的重力FG。相应的校核公式为：
根据上述校核公式以及实际相关数据情况可以求出各个杆件的受力情况为:
BC杆：
CD杆：
AB杆：
根据以上数据可知，BC杆受拉压应力交大而CD、AB受切应力以及弯矩交大。因此CD杆应选抗拉亚材料而CD、AB杆选抗弯扭的材料。
3设计总结
经过选型、计算和仿真分析，可知所设计方案基本可行，能够满足设计要求。设计的主要特点是：
(1)该倾摆机构采用四连杆机构，使用了一个伺服马达，两个液压缸，结构简单，传动性能较好，结构稳定，在弹簧与阻尼器的调整下基本保持了列车的平稳运行。
(2)由于摆动油缸和摆动吊杆位于摇枕与机架之间，用2 个摆动油缸来控制摇枕相对于机架的摆动以达到车体的摆动。它的优点是在于悬挂弹簧不必承受由于速度增加而产生的横向力；缺点是增加了转向架的质量和复杂性，也增加了摆动所需要的作用力。
参考文献：
谢进,万朝燕,杜立杰.机械原理(第2版)[M].北京:高等教育出版社,2004.
江晓禹,龚晖.材料力学(第四版)[M].成都:西南交通大学出版社,2009.
[3] 李芾,付茂海,倪文波.摆式列车及其在中国的运用前景[J].专家论坛,2004(3).