【摘 要】
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大型过山车作为最受欢迎的游艺设备,能为游客提供风驰电掣、有惊无险的体验,是高品质休闲游乐项目的重要代表。随着我国经济发展水平和人民生活水平的进一步提升,国内市场对以大型过山车为代表的一流游艺设备的需求将会持续增强。然而我国在过山车设计制造方面与国际先进水平相比之间存在较大差距,目前仅依靠成本优势占领国内低速小型过山车市场,高附加值大型过山车市场几乎被国外企业垄断。在大型过山车设计追求速度和加速度的
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大型过山车作为最受欢迎的游艺设备,能为游客提供风驰电掣、有惊无险的体验,是高品质休闲游乐项目的重要代表。随着我国经济发展水平和人民生活水平的进一步提升,国内市场对以大型过山车为代表的一流游艺设备的需求将会持续增强。然而我国在过山车设计制造方面与国际先进水平相比之间存在较大差距,目前仅依靠成本优势占领国内低速小型过山车市场,高附加值大型过山车市场几乎被国外企业垄断。在大型过山车设计追求速度和加速度的背景下,过山车轨道曲线将更加复杂,如何解决追求惊险刺激和舒适安全间产生的矛盾是该行业亟待解决的问题。本文针对大型过山车轨道设计及动力学仿真等问题进入了深入研究,主要内容可以归结为:（1）.高光滑性过山车轨道空间曲线生成。在初步设计得到过山车轨道支撑管线空间离散点的基础上,分别采用三次样条和五次样条插值得到了具有足够光滑性的轨道空间曲线;研究了不同曲率曲线段的连接问题,通过采用过渡曲线消除了曲率不连续造成的加速度突变。（2）.基于约束质点动力学的过山车轨道横倾角设计。基于对过山车运行过程的深入分析,提出了用于过山车轨道设计的受曲线约束质点动力学模型;以心脏点处加速度沿车身Y向最小为出发点,提出了过山车轨道横倾角设计方法,并在MATLAB环境下开发了大型过山车轨道横倾角设计系统软件,实现了复杂轨道空间曲线的快速设计。（3）.大型过山车系统动力学仿真及复杂轨道设计验证。为了使过山车车组在复杂多变的空间轨道上稳定行驶,设计了一款多自由度过山车车体结构;应用所开发的大型过山车轨道横倾角设计软件,完成了一款大型过山车轨道的设计;在机械系统仿真软件Adams中建立了包含过山车轨道和新型车身结构的动力学模型,探讨了系统复杂约束处理方法,并通过仿真分析对本文提出的轨道设计方案进行了验证。
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