叶 俊，汪永明，吴纯君

(安徽工业大学机械工程学院，安徽马鞍山243032)

基于虚拟样机技术的过山车轮架有限元分析

叶 俊，汪永明，吴纯君

(安徽工业大学机械工程学院，安徽马鞍山243032)

轮架是过山车行走装置的关键部分，过山车在运行过程中轮架受力瞬时多变，传统的静力学分析无法满足设计的安全性评估需求。为此，基于虚拟样机技术，利用机械系统动力学自动分析(ADAMS)对某型号过山车进行多体动力学分析，获得轮架所受载荷随时间的变化规律。利用ANSYS Workbench软件对过山车轮架进行静力学分析和谐响应分析，根据静力学分析结果对轮架进行安全强度校核，根据谐响应分析的变形频率响应曲线找出轮架谐响应振幅最大时的频率，求出最大频率下的应力和应变云图。结果表明：该型号过山车轮架的最大应力在其材料强度的允许范围内，符合国家过山车安全性评估标准；同时应避免该过山车在频率为450 Hz的环境下运行，确保其运行过程中的平稳性和安全性。

轮架；虚拟样机；多体动力学；有限元分析；谐响应分析

过山车以其速度快、运动形式多变、刺激性强，深受当代人们的喜爱。轮架是过山车的重要部件，在运行过程中，轮架主要承载自身和乘客总重力、摩擦力、牵引力、风阻力以及离心力等载荷，轮架的损坏必会严重危及乘客和设备安全[1]，故在设计过程中对其进行分析至关重要。然而，过山车在运行过程中轮架受力瞬时多变，采用传统的静力学分析方法很难获得准确的动态应力分析结果，无法满足国家特种设备研究院对特种设备设计要求[2-3]。……