基于SIMPACK软件的客车简化整车模型的搭建

1、、建立转向架子结构根据比较选择，拓扑图右边的结构建立车辆的整体模型。首先要建立的是转向架子结构，建立步骤如下：1、打开新建模型，首先在3dmodelsetup窗口里，点击viewsetup，选择standardviews窗口里的wheel/rail：perspectiveview.1=FXNumberofViewsActiveView(*OneCFour6-1r2r3r4广S1MPACK:ViewSetupRefitViewProiectionTypePerspective+|ViewInertiaHwed二|1FrontPIare|0-1JBackPlane|iaooJZaorri/Tran

2、slate/Ro怕心StandardViewsOriigirialviisometr1cViek1：艾upupzupxdowndownzdownParal1elVie1：xv-Planaxz-FlaneYX-Fl且门已W-Flanezx-Fla门亡ZY-Planewh亡亡H氐I:P亡p亡匸直i“亡7i亡慟2、点击模型窗口的Globals菜单，选择gravity选项，改z值为10。这样得到的坐标，符合欧洲铁路联盟制定的标准。3、点击Bodies图标，进入body编辑窗口，右击默认的$B_BODY1,重命名为$B_BOGIE,设置参数。转向架质量kg3000kg质心位置mZ=0.6纵向刚度I(gm

3、2)xx1500横向刚度Ilgm2)yy2500垂向刚度I(gm2)ZZ2800车体重心至二系悬挂点距离0。9二系悬挂点值构架重心距离0.4构架重心值轮对重心距离0。1车轮滚动圆半径0.54、在MBSDefineBody窗口中，点击3DGeometry选项，设置bogie构架的几何外形。首先选择类型(Type)为22号：wheelrailbogie，具体参数的定义如下图：LIDH2然后设置参数如下图，设置初始位置(BuildIn)为：(0,0,-0.5)。f言iSIMPACK:PrimitiveDefinitionarameters:Color.ateLengthLivnLengthL2!5H

4、e-ightHlHelghkhewidthBl口丨三社日口匚亡igiht:T巳Fttm2OOOOOiHelpName:JPBodp1.Cuboid1dentilto.noneT卯色22:WheelRailBogieRef.Marker.noneBuildInmanddegRh-0.5Jfas-RyloPol-JoRe|-0.5RsJ|05AlphaIopscrJpiso-BetaloPiscTJRso-Gammao-1-180J|18Os.oootxw1.5OCKMMO.3OOCKQ.15OW0.1500(BacktoBodyDefinition5、点击MBSDefineBody窗口中的Mar

5、kers按键，创建标志点，为后续创建一系悬架、二系悬架服务，创建标志点均是相对体（Body）的BFRF（Bodyfixedreferenceframe固结在体上是坐标系）而创建的。如图创建有六个标志点，坐标分别如下:(m)一系悬挂(Primarysuspension):(x,y,z)=(1.25,1.0,0.5)二系悬挂(Secondarysuspension):(x,y,z)=G,1.0,0.8)(m)具体步骤为，点击makerlist窗口中的new按键，输入新建标志点的名称，如$M_BODY1_PS_1L,创建一系悬挂力.6、如图所示为创建好的bogie。7、新建体，命名为$BWS1，参数

6、如表格所示:轮对质量kg1000kg质心位置m(0,0，0)纵向刚度I(gm2)xx1000横向刚度Ilgm2)yy100垂向刚度I(gm2)ZZ1000=#S1MPACK:MBSDefineBody8、设置轮轴的几何形状，选择类型为02号:圆柱体，具体参数设置如图:BuildInmanddegName:SPWS1Cuboid(Identifyta.:nonebpe.02:CylinderRef.Marker.noneFixr-0.5刊-Rz|0RsAlpha|oFisa-Beta-180Gamma|0180Paramelers:Color.IOuterDJameterinnerDiamete

7、rLengthnINumberqTFl=O.IS&O-DO=0.0=220000-0=s4=0：flat;=1:smooth=1c-ap;P2=topr3=no=Numberofhigillightedplanes=HighlightedPlane匸aloLir=OKBacktoBodyDefinition9、在轮对上创建新的标记点，坐标为(x,y,z)=(0,1.0,-0.5)(m),用于创建一系力元。10、为了定义轮对的较接，需在参考坐标系上建立两个标志点$M_Isys_WS_F(B),坐标分别为(x,y,z)=(1.25,0,0.5)m。11、皿SIMPACK:MES&odyMarker

8、Lisi12、搭建虚车体，虚车体在SIMPACK建模中的作用很大，尤其在此处，通过建立虚车体，可以在子结构中设置车体与转向架的作用力元，在整体建模中，只需将虚车体与实际的车体固结在一起，即可实现力的作用。因此，对虚车体的要求是质量、转动惯量均足够小，可以不影响实际车体的动力学性能。新建虚车体，命名为$B_DUMMY,参数设置如下，点击曰I图标，进入全局参数的窗口，新建参数并命名为$P_DUMMY，赋值为1E7，点击Assign确定。在体定义窗口，右击质量数值输入窗口，出现valuegivenbysubstitutionvariables提示，点击进入，选择$P_DUMMY,并同样给转动惯量赋值

9、为$P_DUMMY.Lengthinxm1.0Lengthinym2。4Lengthinzm0。4初始位置为(x,y,z)=G,)SIMPACK:PrirnitiveDefinition13、在虚车体上设置两个标志点$M_DUMMY_L(R)，坐标为Cy,z)=G,l,0.2)m,均在虚车体几何结构的下表面。返回体定义窗口后，选中WireframeRepresentation,则虚车体将总是以线框形式显示。14、回到体定义窗口，进入标志点定义窗口，新建两个标志点$M_DUMMY_L(R)坐标分别为(x,y,z)=(0,1,0.2)ySIMPACK:MBSBodyMarkerList15、为了定

10、义虚车体的较接，需在参考坐标系上建立一个标志点$M_Isys_DUMMY_CONNECT坐标为C,y,Z）二（0,0,-1）m.Ss.MPACK:MBSDefineMarlcer|16、以上步骤为建立体（Body）、标志点（Marker）。接下来需要构建各部分之间的铰接，建立铰接的原则是自上而下，即FromMarker比ToMarker更接近惯性参考系.建立构架（Bogie）的铰接，设置如图，FromMarker为$M_Isys,ToMarker为$M_BOGIE,如过将两者颠倒过来则会在运行过程中出现构架翻转的现象。设置交接类型为RailwayVehicles,07:generalrailt

11、rackjoint（般轮轨铰，自由度数有1,5,6三种选择），自由度数设为6。此处不需要设置铰接的初始位置.17、设置轮对1的铰接,FromMarker为$M_Isys_WS_F,ToMarker为$M_WS1，选择00：0Degreesoffreedom（0号固结铰接），其他参数不变。同样设置轮对2的铰接，对应的铰接为FromMarker为$M_Isys_WS_B，ToMarker为$M_WS2，铰接类型为00号。设置虚车体的铰接FromMarker为$M_Isys_DUMMY_CONNECT,ToMarker为$M_DUMMY，铰接类型为00号。WSIMPACK:MBSDefineJoin

12、tHelpNameFromMarkeri|$M泸M.FToMarkerjJointType00;0Degree?ofFreedomInitialStatePosilionVelocityJointParameters：constRotationconstRotationConstRotationconstTranslationConstTranslationconstTranslationradj!：rad：厂迪InxinyinzRotationsequenee:OQOQo0七o.o.o.o.o.0.1a=KSIMPACK:MESDefineJoint18、以上为设置个部分的铰接，现在定义转向

13、架悬挂。首先设置三个方向的刚度(stiffness)与阻尼(damping)系数，进入全局参数定义窗口，如图，设置一系力二系力的三个方向的刚度、阻尼数值，具体参数值如表所示：一系力弹簧纵向刚度系数PCX(MN/S)30一系力弹簧横向刚度系数PCY(MN/S)4一系力弹簧垂向刚度系数PCZ(MN/S)1.2一系力弹簧纵向阻尼系数PDX(KNS/M)15一系力弹簧横向阻尼系数PDY(KNS/M)2一系力弹簧垂向阻尼系数PDZ(KNS/M)4二系力弹簧纵向刚度系数SCX(MN/S)0.15二系力弹簧横向刚度系数SCY(MN/S)0。15二系力弹簧垂向刚度系数SCZ(MN/S)0。45二系力弹簧纵向阻

14、尼系数SDX(KNS/M)32二系力弹簧横向阻尼系数SDY(KNS/M)32二系力弹簧垂向阻尼系数SDZ(KNS/M)20备注:SIMPACK软件中长度单位为M.MBSSubstitutianVariables19、接下来定义构架与轮对的一系悬挂力，在模型建立窗口，点击力元(ForceElements)图,进入力元定义窗口，新建一个力元命名为$F_PS_1L,设置FromMarker为$M_BOGIE_PS_1L,ToMarker为$M_WS1_L，与定义铰接一样，需注意Marker的次序不能颠倒。设置力元类型为05：Spring-Damperparallelcmp(05号：弹簧-阻尼并联紧密

15、力元)。右击数值输入窗口,分别将事先定义好的数值赋给相应的变量，如图所示：按照相同步骤新建力元$F_PS_1R,设置FromMarker为$M_BOGIE_PS_1R,ToMarker为$M_WS1_R，选择相同的05号力元类型，由于一系力刚度阻尼参数相同，点击力元定义窗口中的IdentityTo按键，选择刚刚建好的力元$F_PS_1L，贝V弹簧阻尼系数均被赋值，与$F_PS_1L的系数相同。按照同样的方法可以建立$F_PS_2L、$F_PS_2R,确保选择正确的标志点。fefrS1MPACK:MBSForteElement20、定义二系悬挂力，新建力元$F_SS_L,设置FromMarker

16、为$M_BOGIE_SS_L,ToMarker为$M_DUMMY_L,选择05号力元类型，并将二系弹簧阻尼系数赋值给各相应变量。同样方法新建另一个二系力。以上为新建转向架子结构的全部步骤建成的转向架如下图所示：21、建模完成之后，在模型建立窗口中Info下拉菜单中点击ForceElements：CouplingMarker，查看力元Marker之间的距离，出现如图所示信息r_abs均为0,则说明新建力元正确。点击保存模型。-Theco-o-rdiniat&saregivenwithrespecttobciclyfiK&drefereniceFrmneoFthefrombDdr_x广r_zr_a

17、sForcensne000000ODi-OD0.000口ODDfOO口.OQQDDOODl-DDDOOOOOCIDD十口口:1F_P5_1L0O00000000+000CKlOOOOODfOOD00000000+00:JF_PS_1RtLOOOOOOOOPO0.|MOOOO+O00.000000004-00m00000000+0。:1F-PS-2L0O-O-O-O-O-O-ODr(O000000001-000CKlOOOOODf00D00000000+00:JF_P5_2FIDDDDDDCIODbDDCLQD+口口-1.4弓0：1：1：10-0D.QCKKKMQD+口:*F_LOOOOOOOD

18、-OD仃MMQQg+E-1斗弓01丄五:LD03gQQOOOQgPQ琉gnaiii亡oreiriitaLHTDnior口广匸亡fflarkersFdeal二、建立车体子结构1、新建模型，按照一中步骤设置global中的重力(Gravity)参数，以及调整视图显示。重新命名默认的体为CARBODY,按照下表设置相关参数：车体质量kg32000kg质心位置m(0,0,-1.8)纵向刚度I(gm2)xx5.6E4横向刚度Ilgm2)yy2。0E6垂向刚度I(gm2)ZZ2。0E6点击进入3D几何参数设置窗口，选择类型为21:WheelRailCab。按照下表设置其中的部分参数，colorid参数均设

19、为6,其他参数设置为0,则车体模型搭建成功。参数数值mHeight1inx0。5Height4inx4Length1inx26Width1inx2.9Width2inx2.9Width3inx2.65Width4inx2。52、在车体上新建标志点$M_CARBODY_F(B),坐标为(x,y,z)=(9.5,0,0.5)m,则车体模型完成，点击保存。三、搭建整车模型1、新建文件夹，在其中新建两个文件夹MAIN和DATABASE将上两步建立模型后生成的CARBODY。ani、CARBODY.sys、BOGIE.ani和BOGIE.sys文件复制到DATABASE文件夹中，在MAIN中新建模型VE

20、HICLE，调整重力参数和视图显示。2、设置用户数据库，在用户界面UI空白处右击选择第一项EditMBS-Model,找到c_db_path一行，复制并粘贴到下一行，按照下图修改序号，将引号内部分改为”。/DATABASE”，点击保存，关闭窗口.1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111$C3_3oer:aria_l,i=1.!codegenscenariodisabled!|=0renE13cring

21、s*1iiflrtrtA*A*iirrtrt1iiAflHA*A*ip-ith2)d?/SIMFACRtre-39/Adninistrater/SIMPACK-690Zdat/-1AAAAAnAHZnAnhaAAAAnArtbAAAnAnAi!AAAnh41UniTJB*fcftftl*Sl*S1ArtrtA*A*iirtrt1#Valiziic-Fcree5gravity3)-L.OCiCiQOC-DOClOE+OLJn/sigi-THGtGTiSulbscrue-cures*1iiAflHA*A*iiVAA1RTflnrln*点击UI用户界面空白处选择倒数第四项EditModelSpeci

22、ficDataBasePath,在打开的窗口中最下面一行输入。/DATABASE/，点击保存，关闭窗口。用户数据库定义完成。3、新建虚轮对$B_WS1，在全局参数设置窗口中，设置$P_DUM数值为1E-6，虚轮对质量及转动惯量均设为$P_DUM.进入几何参数定义窗口，选择类型为30：CoordinateAxis（30号：坐标轴），返回体定义窗口，点击Generate/UpdateWheelRailElementsofJoint，进入轮对外形定义窗口，使用默认的参数，点击确定，生成轮对。4、在体定义窗口中右击$B_WS1，选择复制,右击空白处选择粘贴，重命名为$B_WS2，再用同样的方法新建$B

23、_WS3、$B_WS4。5、定义虚轮对铰接，首先选择$J_WS1，选择交接类型为07号，交界初始位置设置s=21。5m。其余不变，同样设置其他三个轮对的交接类型为07号，分别设这其初始位置s=19、2.5、Om。6、线路定义，铰接设置完成后，点击线路设置按键，此处先不添加轨道激励，点击7、点击装配按键“后的铰接如图示。OK生成轨道线路。，出现提示如下信息，点击SetAllAsSuggested,则装配完成。装配HelpMSIMPACK:MBSCheckStateDependencyStatesConstraints/DependentState?DegreeofFreedomInfo:Then

24、umberofdependentstates(NX_dep)mustequalthenumberofconstraints(N_constr).NX_dep=N_constrActualNumbers:NX|24N_constr9=勺NX_depDOF16SelectSt-ateDependsncy:ShowaffectedStatesSuggestions：forallStatesCallStatesCforindependentStatesCnoneggggggggggcZ2ZZ2Z2ZZ2723452345622.SJ_W51=independent$J_wsi=dependent$J.wsi=dependentSJ_W51=independent$J_WS2=independentSJ.WS2=dependent$J_WS2=dependent$WS2=independentSJ_W52=independent$J_WS3=independentVIWP=dpnenripnrSetallassuggestedSet