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弹性车轮动力学性能及纵向振动研究
| 论文题名： | 弹性车轮动力学性能及纵向振动研究 |
| 关键词： | 城市轨道交通;轻轨车辆;弹性车轮;动力学性能;纵向振动 |
| 摘要： | 近年来，城市轨道交通车辆作为一种快捷、舒适的交通工具已受到广泛关注，但车辆运行时产生的噪声及振动也使城市轨道交通车辆面临严峻的挑战。由于弹性车轮具有降低噪声、减轻轮轨间作用力等优点，在国内外轻轨低地板有轨电车、地铁车辆、城间列车上得到了广泛应用。 通过对弹性车轮的发展背景与结构分类的论述，介绍了弹性车轮在轻轨车辆上的主要优点。以国内外低地板轻轨车辆为例，介绍了弹性车轮的发展及运用，并论述了弹性车轮在我国轻轨车辆上的运用前景以及弹性车轮今后的研究方向。由于传统弹性车轮建模方式并未考虑存在左右车轮间的扭转刚度以及车轮与车轴之间的偏转刚度。故本文采用将车轮车轴解耦的建模方式在SIMPACK动力学仿真软件中建立弹性车轮复合模型，并推导出复合模型单轮对系统的运动微分方程。 研究弹性车轮动力学特性的关键问题在于橡胶弹性元件刚度和阻尼的选取，利用SIPMACK仿真软件对弹性车轮复合模型进行动力学仿真，通过对比分析不同参数条件下复合模型的动力学性能来优化橡胶弹性元件的刚度和阻尼。得出当横向刚度和径向刚度的比率在0.75～1范围内取值时，能得到较为理想的动力学性能;扭转刚度及偏转刚度对其动力学性能几乎没有影响。利用优化后的参数对复合模型进行动力学研究，分别对比了弹性车轮复合模型、弹性车轮传统模型以及刚性车轮的运行稳定性、直线运行平稳性及曲线通过性能等动力学性能。并分析3种不同模型对不同线路条件的适应性能。结果表明，弹性车轮相比于刚性车轮有较大优势;由于复合模型建模方式的特殊性，相对于传统模型，其动力学性能优势不明显。 利用弹性车轮复合模型分析了车轮纵向振动加速度与轨道输入激励、橡胶弹性元件、一系悬挂和轮毂轮芯质量的关系，得出影响车轮纵向共振发生速度的参数为一系纵向定位刚度和车轮、车轴质量。利用分析结果推导出车轮纵向共振发生频率和发生速度的计算公式。通过得出的纵向共振发生速度，研究了轨道不平顺、摩擦系数和不同踏面对纵向振动的影响。结果表明，垂向不平顺是影响纵向振动的主要因素;摩擦系数越大，所产生的纵向共振越严重;不同踏面类型对纵向振动的大小有一定影响，但不影响纵向共振发生速度。 |
| 作者： | 文娟 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 李芾 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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