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轮对有限元分析及高频振动研究

尹海涛  
【摘要】:随着国民经济的飞速发展,铁路运输速度也在不断的提高,由此铁路噪声对铁路周边环境的影响也越来越严重,对于铁路噪声的防治问题则越来越重要,而铁路车轮的高频振动是产生铁路噪声的主要源动力。世界上不少国家早已经开始对降低铁路噪声进行研究,并取得了一定的成功,我国也正在开展降低铁路噪声的研究工作。本文结合国内、外铁路噪声的研究,主要进行铁路车轮高频振动的研究。 论文首先简要介绍了国内、外对铁路噪声的研究成果。接着对车轮和钢轨的滚动接触关系及相互作用力进行分析,对轮轨粗糙度功率谱密度进行分析。本文的重点是对一个轮对施加一定的位移功率谱,研究轮对的振动响应。首先建立了一个标准轮对的模型,是一个有9584个单元,12663个节点有限元模型,通过ANSYS有限元分析软件对其施加位移激励,进行频谱分析,得到轮对各部位的功率响应谱,以此分析轮对不同部位对于踏面激励的响应,从而得知轮对那一部位的振动对整个轮对的影响最大。根据这一分析结果,对轮对关键部位的几何结构进行优化,设计了两种新型低噪声轮对,并对这两种轮对进行有限元分析、比较。 研究结果表明,对轮对的轮箍、轮辐及其过渡部位的几何形状进行优化,可以有效的降低轮对的振动,进而降低由轮对产生的噪声。本文的研究工作为设计低噪声车轮提供了参考依据。


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