摘 要

随着长江沿岸经济的快速发展，长江沿岸码头的客运量也随之增加。缆车作为运送乘客的工具，广泛用于各大码头。目前，由于长江沿岸土质疏松导致缆车预先铺设好的轨道出现变形，使现有缆车的振动强和噪音大的缺点得到了进一步的放大。本文结合上述情况对有轨客运缆车进行减震降噪设计，考虑在缆车的车厢和车架之间改用钢丝绳隔振器进行联接，来缓解缆车因轨道变形而加剧的振动和噪声，以此来提高乘客乘坐的舒适性。

本文通过引入钢丝绳隔振器对新型客运缆车外形尺寸和减振机构进行详细设计，并通过理论方法对所设计的有轨客运缆车强度进行了校核，来说明所设计的缆车的稳定性和联接螺栓强度符合设计要求，在此基础上利用SolidWorks软件对缆车进行三维建模，导入ANSYS软件对缆车车架进行有限元仿真分析，通过分析结果来说明本文设计的缆车架的强度刚度符合设计要求。本文工作如下:

首先，本文根据长江沿岸地理环境和乘客乘坐安全性、舒适性等方面的分析结果，依据设计要求，通过查阅《机械设计手册》及相关标准，对有轨客运缆车车厢、平台、水平轮等部件进行了设计。同时，为了减少因长江沿岸土质疏松而变形的轨道带来的振动，对钢丝隔振器进行了选型并确定了使用个数和布置方案。

其次，本文对有轨客运缆车进行强度理论校核，其中包括有轨缆车的抗倾覆性，车轮组和车架的联接螺栓、钢丝绳隔振器与车架的联接螺栓的强度校核，以满足缆车在不同工况下的稳定性。

最后，通过运用SolidWorks软件对本文所设计的有轨客运缆车进行了三维建模，并利用ANSYS软件对已建立好的缆车架模型进行了强度与刚度校核，结果表明本文设计的缆车架的强度和刚度符合设计要求。

关键词：缆车；总体设计；钢丝绳隔振器；强度校核；ANSYS

Abstract

With the rapid development of the economy along the Yangtze River, the passenger volume of the wharf along the Yangtze River also increases. The cable car, as a means of carrying passengers, is widely used in major docks. At present, due to the loose soil along the Yangtze River, the cable car has been deformed due to the pre-laid track, which further magnifies the shortcomings of the existing cable car such as strong vibration and large noise. In this paper, according to the above situation, the vibration and noise reduction of the rail passenger cable car is designed, and the wire rope vibration isolator is used between the car and the frame of the cable car to reduce the vibration and noise of the cable car caused by the deformation of the track, so as to reduce the vibration and noise of the cable car caused by the deformation of the track. In order to improve passenger ride comfort.

In this paper, the shape dimension and vibration absorber of the new type passenger cable car are designed in detail by introducing the wire rope isolator, and the strength of the designed rail passenger cable car is checked by the theoretical method. To show that the stability and connection bolt strength of the designed cable car meet the design requirements, on the basis of the use of SolidWorks software for three-dimensional modeling of the cable car, the introduction of ANSYS software to the cable car frame finite element simulation analysis, The results show that the strength and stiffness of the cable car frame meet the design requirements. The work of this paper is as follows:

First of all, according to the analysis results of the geography environment along the Yangtze River and passenger ride safety and comfort, according to the design requirements, through consulting the Mechanical Design Manual and related standards, the railway passenger trams, platforms, etc. The horizontal wheel and other parts are designed. At the same time, in order to reduce the vibration caused by the deformed track caused by loose soil along the Yangtze River, the steel wire isolator is selected, and the number and layout of the vibration isolator are determined.

Secondly, this paper verifies the strength theory of the rail passenger cable car, including the anti-overturning property of the rail cable car, the connection bolt of the wheel group and the frame, the strength check of the connection bolt between the wire rope isolator and the frame, In order to satisfy the stability of cable car under different working conditions.

Finally, the 3D modeling of the rail passenger cable car designed in this paper is carried out by using SolidWorks software, and the strength and stiffness of the established cable car frame model are checked by using ANSYS software. The results show that the strength and stiffness of the cable car frame meet the design requirements.

Key Words：Cable car; overall design; wire rope vibration isolator; strength check ANSYS

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究目的及意义 1

1.2 国内外发展现状 1

1.3 课题研究内容与流程 3

1.3.1 课题研究内容 3

1.3.2 技术路线 4

第2章 有轨客运缆车的总体设计 5

2.1 有轨客运缆车总体概述 5

2.2 有轨客运缆车设计参数 6

2.3 有轨客运缆车车厢外观及安全性设计 6

2.3.1 有轨客运缆车车厢线条设计 6

2.3.2 有轨客运缆车车厢车门设计 7

2.3.3 缆车车厢安全性设计 7

2.4 有轨客运缆车的车厢尺寸设计 8

2.4.1 有轨客运缆车车厢高度设计 8

2.4.2 有轨客运缆车车厢宽度设计 9

2.4.3 有轨客运缆车车厢长度设计 9

2.5 有轨缆车梯子平台设计 9

2.6 有轨缆车减振机构设计 11

2.7 有轨客运缆车水平轮设计 14

第3章 有轨客运缆车强度的理论校核 16

3.1 有轨客运缆车抗倾覆稳定性计算 16

3.1.1 有轨客运缆车的外力力矩计算 16

3.1.2 有轨客运缆车抗倾覆稳定性的校核 17

3.2 缆车钢丝绳隔振器于轿厢连接螺栓强度校核 23

3.3 有轨客运车轮组联接螺栓强度校核 23

第4章 有轨客运缆车参数化建模与仿真分析 25

4.1 有轨客运缆车参数化建模 25

4.1.1 SolidWorks软件简介 25

4.1.2 有轨客运缆车部件参数化建模 26

4.1.3 有轨客运缆车SolidWorks建模操作难点 28

4.2 有轨客运缆车车架ANSYS仿真分析 28

4.2.1 ANSYS软件简介 28

4.2.2 缆车车架ANSYS仿真分析流程 29

4.2.3 缆车车架ANSYS仿真结果分析 30

第5章 环境发展与经济性分析 35

5.1环境发展分析 35

5.2经济性分析 35

第6章 总结与展望 37

参考文献 39

致 谢 40

第1章 绪论

1.1 研究目的及意义

缆车是经由操控钢丝绳的牵引，来实现人与货物输送到指定位置的装备统称。其中车辆和钢丝绳沿着地面预先铺设好的轨道行走以此来输送乘客到达目的地的一类缆车定义为有轨客运缆车。因为有轨客运缆车是将空中运行的缆车系统进行改进，将悬挂的缆车上安装缆车轮，减震器等使其能应用到地面轨道上。因此其具有较好的抗风性，较好的稳定性和安全性，同时维修和救护更加方便。

有轨客运缆车普遍应用于具有大水位差的斜坡码头人员的上下船，它使人员上下船和在码头滞留的时间得到有效的减少，致使码头的工作效率大大提升。并基于近几年中国“一带一路”的实施长江经济带的快速发展，因此也增加了长江沿岸的码头的客运压力。使得码头对运输乘客的效率有了更高的要求，这一现象使长江沿岸码头迫切需要一种可以大幅度提升码头输送乘客效率的运输设备。同时结合长江沿岸有较大的水位差等因素，使得有轨客运缆车可以在其他众多客运设备中可以脱颖出来。

由于长江沿岸的土质较为疏松，使得预先铺设好的缆车轨道发生严重的变形。因此如果采用缆车车架与桥厢焊接的方式进行连接，就会由于铺设好的轨道变形而产生较大的振动和噪声，会使乘客的乘坐舒适度大大的降低。因此通过对现有的隔振技术加以分析，结合所设计的有轨客运缆车的实际使用情况。本文采用双重减震的设计理念对有轨客运缆车进行设计。即利用基本的车轮组内的橡胶弹簧对缆车进行减振，然后再利用在缆车架和缆车车厢间加装钢丝绳隔振器来进一步的减少缆车运行过程中产生的振动，以此来最大限度的缓解应轨道变形而带来的不良影响，提高乘客乘坐的舒适性。

1.2 国内外发展现状

因有轨缆车可以在陡坡、弧线、直线的路线上运行，同时具有较好的舒适性、灵活性。所以在国内外被大量应用于景点和码头对乘客的运输。

2015年刘敏，徐小溪，胡勇^[1]等发表《一种具有双重减震降噪的载客缆车》的专利中通过设计出一款具有双重减振功能的客运缆车来解决现在有轨客运缆车震动强、噪音大的问题。

2017年王显会，许刚，李守城^[2]发表的《特种车辆车架结构拓扑优化设计研究》文章中考虑冲击载荷对车架的破坏作用，采用了拓扑的优化方法对车架进行了原创性的结构优化分析，并且以满足底盘各总成的布置和路面行驶的要求对车架进行了设计，对受到冲击载荷的部位进行了细化。对车架的强度进行了校核并且进行了模拟振动形态分析。通过理论分析和使用结果来表明该车架的设计合理性从此可以表明使用拓扑优化进行车架结构设计是一有效的方法。

2011年张翔，鞠涛^[3]所发表的《轮式装载机前车架结构设计及强度校核》中讲解到关于有限元校核地一种新型方式。其为车架的结构应力、应变校核和验证提供了更为准确的操作方法。

1998年熊世树、唐家祥^[4]所发表的《钢丝绳隔振器三向性能研究》文章中阐述了对三种类型的钢丝绳隔振器的三向性进行研究实验，其中重点研究了钢丝绳隔振器其的直径比D/d。与其三向刚度和阻尼的关系，并且同时研究了不同的径向负载对其纵向和横向的性能的影响，并且通过他们的研究表明了，钢丝绳隔振器其具有三向非线性软化刚度和迟滞阻尼特性，并且可简化成具有双线性迟滞的模型，其阻尼比在0.2以上。以此来说明钢丝绳隔振器的三向性能对其使用性能的影响从而可以更好去选用钢丝绳隔振器的型号和数量。

2000年杜平安^[5]提出的结构有限元的形状处理办法中说明了各种对结构后的处理办法其中写明了类型简化，细节简化形式变换和利用对称性等方法大大的提高了对结构有限元分析的准确性和对有限元分析的效率。

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