彈性車輪動(dòng)力學(xué)性能及縱向振動(dòng)研究.pdf

1、近年來，城市軌道交通車輛作為一種快捷、舒適的交通工具已受到廣泛關(guān)注，但車輛運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪聲及振動(dòng)也使城市軌道交通車輛面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。由于彈性車輪具有降低噪聲、減輕輪軌間作用力等優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)外輕軌低地板有軌電車、地鐵車輛、城間列車上得到了廣泛應(yīng)用。
　　通過對(duì)彈性車輪的發(fā)展背景與結(jié)構(gòu)分類的論述，介紹了彈性車輪在輕軌車輛上的主要優(yōu)點(diǎn)。以國內(nèi)外低地板輕軌車輛為例，介紹了彈性車輪的發(fā)展及運(yùn)用，并論述了彈性車輪在我國輕軌車輛上的運(yùn)用前景以及

2、彈性車輪今后的研究方向。由于傳統(tǒng)彈性車輪建模方式并未考慮存在左右車輪間的扭轉(zhuǎn)剛度以及車輪與車軸之間的偏轉(zhuǎn)剛度。故本文采用將車輪車軸解耦的建模方式在SIMPACK動(dòng)力學(xué)仿真軟件中建立彈性車輪復(fù)合模型，并推導(dǎo)出復(fù)合模型單輪對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程。
　　研究彈性車輪動(dòng)力學(xué)特性的關(guān)鍵問題在于橡膠彈性元件剛度和阻尼的選取，利用SIPMACK仿真軟件對(duì)彈性車輪復(fù)合模型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，通過對(duì)比分析不同參數(shù)條件下復(fù)合模型的動(dòng)力學(xué)性能來優(yōu)化橡膠彈性元

3、件的剛度和阻尼。得出當(dāng)橫向剛度和徑向剛度的比率在0.75～1范圍內(nèi)取值時(shí)，能得到較為理想的動(dòng)力學(xué)性能;扭轉(zhuǎn)剛度及偏轉(zhuǎn)剛度對(duì)其動(dòng)力學(xué)性能幾乎沒有影響。利用優(yōu)化后的參數(shù)對(duì)復(fù)合模型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)研究，分別對(duì)比了彈性車輪復(fù)合模型、彈性車輪傳統(tǒng)模型以及剛性車輪的運(yùn)行穩(wěn)定性、直線運(yùn)行平穩(wěn)性及曲線通過性能等動(dòng)力學(xué)性能。并分析3種不同模型對(duì)不同線路條件的適應(yīng)性能。結(jié)果表明，彈性車輪相比于剛性車輪有較大優(yōu)勢;由于復(fù)合模型建模方式的特殊性，相對(duì)于傳統(tǒng)模型，其動(dòng)

4、力學(xué)性能優(yōu)勢不明顯。
　　利用彈性車輪復(fù)合模型分析了車輪縱向振動(dòng)加速度與軌道輸入激勵(lì)、橡膠彈性元件、一系懸掛和輪轂輪芯質(zhì)量的關(guān)系，得出影響車輪縱向共振發(fā)生速度的參數(shù)為一系縱向定位剛度和車輪、車軸質(zhì)量。利用分析結(jié)果推導(dǎo)出車輪縱向共振發(fā)生頻率和發(fā)生速度的計(jì)算公式。通過得出的縱向共振發(fā)生速度，研究了軌道不平順、摩擦系數(shù)和不同踏面對(duì)縱向振動(dòng)的影響。結(jié)果表明，垂向不平順是影響縱向振動(dòng)的主要因素;摩擦系數(shù)越大，所產(chǎn)生的縱向共振越嚴(yán)重;不同踏面