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新型弹性车轮的振动与声辐射特性研究
| 论文题名： | 新型弹性车轮的振动与声辐射特性研究 |
| 关键词： | 城市轨道车辆;弹性车轮;振动特性;声辐射特性 |
| 摘要： | 为了解决城市的交通拥堵与尾气污染问题，我国的城市轨道交通建设蓬勃发展。但是，由轨道车辆运行产生的噪声污染，尤其是轮轨振动产生的噪声污染，已经成为制约城市轨道交通发展的突出问题。因此，为了解决噪声污染问题，弹性车轮在城市轻轨车辆上得到了应用。但是，国内对于弹性车轮的研究和应用还处于初级阶段，至今仍没有一款拥有完全自主知识产权的弹性车轮。所以，开发新型弹性车轮，研究弹性车轮在城市轨道车辆上的减振、降噪效果，对弹性车轮在城市轨道车辆上的应用具有重要意义。本文的主要研究内容和结论如下: 1)基于某型整体车轮模型和弹性车轮在使用中存在的问题，及弹性车轮的设计原则，得到一种弹性车轮模型。然后，根据标准UIC510-5和EN13979-1确定的计算载荷，采用有限元法求解弹性车轮的刚度和强度，依据弹性车轮的刚度设计原则和强度评定原则对弹性车轮进行刚度和强度分析。研究结果表明:弹性车轮的刚度和各构件的强度满足设计要求。 2)基于多体动力学理论，建立地铁车辆的车辆-轨道耦合系统动力学模型，并将对轨道不平顺数值模拟得到的轨道不平顺时域样本作为激励，求解得到地铁车辆的垂向轮轨作用力，为研究弹性车轮在地铁车辆上的减振与降噪效果奠定基础。 3)采用ANSYS软件对整体车轮和弹性车轮进行模态分析和谐响应分析，得到两种车轮的模态和导纳，分析弹性车轮的振动特性;以垂向轮轨作用力为载荷进行瞬态动力学分析，得到整体车轮和弹性车轮的时域加速度响应曲线，分析弹性车轮的振动特性和减振效果。研究结果表明:与整体车轮相比，弹性车轮的低阶固有频率增大了，高阶固有频率减小了，很好的改善了振动的频谱特性，且显著抑制了辐板的振动响应，但是对踏面和轮辋的轴向振动响应效果不明显。 4)基于声学边界元理论，并以车轮的瞬态响应作为边界条件，建立整体车轮和弹性车轮的声学计算模型，求解两种车轮的声辐射效率和声功率级，分析弹性车轮的声辐射特性和减噪效果。研究结果表明:弹性车轮在低频范围内噪声略有增加，但是在中高频范围内减噪效果显著，在4000Hz以内减噪10.1dB。 |
| 作者： | 王珂 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 田建辉;王栋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安工业大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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