新型彈性車輪的振動(dòng)與聲輻射特性研究.pdf

1、為了解決城市的交通擁堵與尾氣污染問題，我國(guó)的城市軌道交通建設(shè)蓬勃發(fā)展。但是，由軌道車輛運(yùn)行產(chǎn)生的噪聲污染，尤其是輪軌振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲污染，已經(jīng)成為制約城市軌道交通發(fā)展的突出問題。因此，為了解決噪聲污染問題，彈性車輪在城市輕軌車輛上得到了應(yīng)用。但是，國(guó)內(nèi)對(duì)于彈性車輪的研究和應(yīng)用還處于初級(jí)階段，至今仍沒有一款擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的彈性車輪。所以，開發(fā)新型彈性車輪，研究彈性車輪在城市軌道車輛上的減振、降噪效果，對(duì)彈性車輪在城市軌道車輛上的應(yīng)用具

2、有重要意義。本文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:
　　1)基于某型整體車輪模型和彈性車輪在使用中存在的問題，及彈性車輪的設(shè)計(jì)原則，得到一種彈性車輪模型。然后，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)UIC510-5和EN13979-1確定的計(jì)算載荷，采用有限元法求解彈性車輪的剛度和強(qiáng)度，依據(jù)彈性車輪的剛度設(shè)計(jì)原則和強(qiáng)度評(píng)定原則對(duì)彈性車輪進(jìn)行剛度和強(qiáng)度分析。研究結(jié)果表明:彈性車輪的剛度和各構(gòu)件的強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。
　　2)基于多體動(dòng)力學(xué)理論，建立地鐵車輛的車輛-軌

3、道耦合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，并將對(duì)軌道不平順數(shù)值模擬得到的軌道不平順時(shí)域樣本作為激勵(lì)，求解得到地鐵車輛的垂向輪軌作用力，為研究彈性車輪在地鐵車輛上的減振與降噪效果奠定基礎(chǔ)。
　　3)采用ANSYS軟件對(duì)整體車輪和彈性車輪進(jìn)行模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析，得到兩種車輪的模態(tài)和導(dǎo)納，分析彈性車輪的振動(dòng)特性;以垂向輪軌作用力為載荷進(jìn)行瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析，得到整體車輪和彈性車輪的時(shí)域加速度響應(yīng)曲線，分析彈性車輪的振動(dòng)特性和減振效果。研究結(jié)果表明:與整體車輪

4、相比，彈性車輪的低階固有頻率增大了，高階固有頻率減小了，很好的改善了振動(dòng)的頻譜特性，且顯著抑制了輻板的振動(dòng)響應(yīng)，但是對(duì)踏面和輪輞的軸向振動(dòng)響應(yīng)效果不明顯。
　　4)基于聲學(xué)邊界元理論，并以車輪的瞬態(tài)響應(yīng)作為邊界條件，建立整體車輪和彈性車輪的聲學(xué)計(jì)算模型，求解兩種車輪的聲輻射效率和聲功率級(jí)，分析彈性車輪的聲輻射特性和減噪效果。研究結(jié)果表明:彈性車輪在低頻范圍內(nèi)噪聲略有增加，但是在中高頻范圍內(nèi)減噪效果顯著，在4000Hz以內(nèi)減噪10.