随着长沙、北京中低速磁浮列车投入商业运营,磁浮列车这种新型轨道交通系统已经受到人们越来越多的关注。在国家十三五重点研发计划资助下,本文基于虚拟样机技术,对设计时速200公里、采用U型电磁铁悬浮和导向、空心长定子永磁同步直线电机牵引制动的电机中置式中速磁浮列车走行机构开展动力学研究。本文的主要研究内容如下:1.搭建了单悬浮架悬浮与落车仿真模型,仿真分析了其防滚解耦的性能。利用商用多体动力学分析软件LMS Virtual.Lab Motion建立了单悬浮架虚拟样机动力学仿真模型。在分析便于实验测量的防滚线刚度和解耦线刚度的基础上,定义了防滚角刚度和解耦角刚度来表征悬浮架防滚解耦性能,推导了角刚度和线刚度之间的定量关系。建立了防滚线刚度和解耦线刚度的仿真解算方法,并通过仿真虚拟实验验证了所提出方法的正确性。通过仿真实验揭示了U型电磁铁电磁导向力有利于增大悬浮状态下悬浮架的防滚刚度的现象。仿真分析了电机吊挂间距、电机吊挂刚度和电机横摇刚度对防滚刚度和解耦刚度的影响规律。结果表明,电机中置悬浮架的防滚和解耦性能是相互制约的,防滚刚度和解耦刚度主要受电机吊挂刚度、横摇刚度的控制,适当降低吊挂刚度并提高横摇刚度可以较好地在防滚和解耦刚度之间折中,使悬浮架获得更好防滚解耦效果。2.建立了空气弹簧、高度阀及其组成的空气悬挂系统的仿真模型,并通过与实验测试数据对比验证了空气弹簧模型的正确性。基于商用软件LMS Imagine.Lab AMESim建立了空气弹簧和高度控制阀的仿真模型,对其垂向载荷特性、静刚度、动刚度展开了虚拟仿真实验,最后得到了与实验测试基本一致的结果,验证了所建立模型的正确性。针对高度阀的延时特性、不感应区特性与流量特性进行了仿真建模和虚拟实验验证,得到了满足标准要求的高度阀参数。3.建立了包含分组控制空气悬挂系统的中速磁浮列车整车动力学仿真模型,仿真比较了不同分组方式空气悬挂系统的特性。利用Motion建立了磁浮列车整车的多体动力学仿真模型;利用AMESim建立了不同分组控制的空气悬挂系统仿真模型;通过Motion和AMESim联合仿真,比较分析了高度阀侧置三点式、高度阀中置三点式、无差压阀四点式、带差压阀四点式空气悬挂系统的特性。仿真结果表明:原有C组空簧高度阀布置在车侧的高度阀侧置三点式空气悬挂系统,存在缓慢出圆曲线时C组空簧过度放气的问题;提出了C组高度阀布置在车体中心线的高度阀中置三点式方案,能够有效解决该问题。将C组空簧分成两组的无差压阀四点式方案虽然也能解决该问题,但会带来各组空簧载荷差异过大问题;在前端和后端两组空簧之间增加差压阀,能限制各组之间的载荷差异,并减小欠速通过曲线时车体的侧倾角。本文的研究结果可为电机中置式中速磁浮列车工程化样车研制提供理论指导,为优化悬浮架防滚解耦性能以及空气弹簧分组控制方式提供理论依据。