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轻轨车辆车轮NVH特征分析与校正

作　者: 胡玥
导　师: 朴明伟
学　校: 大连交通大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: NVH特征高阶模态振动阻尼环约束减振降噪
分类号: U270.16
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

噪声扰民一直是城市轨道交通发展的主要难题之一,特别是轮轨噪声具有非常复杂的形成机制,难以治理。一般认为,在轮轨噪声中,车轮振动辐射噪声是其主要声源,因而车轮减振降噪已经成为降低列车运行噪声的重要措施之一。轻轨车辆车轮噪声研究应当从车轮或轮对的NVH特征分析着手。NVH是指Noise(噪声)、Vibration(振动)和Harshness(声振粗糙度)。由于振动噪声在车辆等机械中是同时出现且密不可分的,因此常把它们放在一起进行研究,并以频响特征分析与校正作为重点。在敲击试验和频响特征分析基础上,本文认为车轮或轮对的NVH特征是在特定的轮轨接触摩擦约束条件下得到的。其中轮轨接触的干摩擦作用将有效地抑制低频模态振动；同时轮轨粗糙度是其高阶结构模态振动的主要激扰源,因而从衰减高阶模态振动角度出发,提出了基于敏感响应面的局部阻尼约束治理措施。在某车辆企业的轮对敲击试验基础上,本文利用车辆多体动力学和结构动力学相结合的方法,首先以单个柔性车轮为研究对象,阐述了车轮NVH特征以及轮轨接触摩擦约束的影响,初步验证了阻尼环约束对轮辋高阶模态的稳定校正效果；再以柔性轮对为研究对象,分析其在轨道不平顺和粗糙度等效力谱激扰下的频响特征,进而确定了阻尼环约束的降噪车轮方案。通过上述试验与仿真试验对比研究可以得出如下结论：轮辋高阶模态共振是轻轨车轮的主要NVH特征,这些高阶模态振动的主要激扰源来自轨道粗糙度,而在轮辋外侧联接阻尼环约束对这些高阶模态振动稳定性具有非常理想的校正效果,如本文提出的降噪车轮或轮缘制动等都应当具有明显的降噪效果。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-22
  1.1 本文研究目的和意义  9
  1.2 轮轨噪声分类及特征  9-12
  1.3 国内外轮轨噪声研究现状  12-19
    1.3.1 国内研究现状  12-15
    1.3.2 国外研究现状  15-19
  1.4 本文主要研究内容及方案  19-21
  本章小结  21-22
第二章车轮NVH特征分析基础理论  22-39
  2.1 结构模态  22-28
    2.1.1 模态分析基础理论  22-25
    2.1.2 固定界面模态综合法  25-27
    2.1.3 约束与模态  27-28
  2.2 约束与结构模态的相关性  28-36
    2.2.1 约束对低阶模态的影响  28-35
    2.2.2 高阶模态振动的敏感响应面约束  35-36
  2.3 外界激扰与模态振动  36-38
    2.3.1 轮轨力激扰与模态振动  36-37
    2.3.2 粗糙度激扰与模态振动  37-38
  本章小结  38-39
第三章车轮噪声研究的相关模型的建立及模态分析  39-46
  3.1 整车模型  39-41
    3.1.1 轻轨车辆建模特点  39
    3.1.2 伊朗地铁车模型简介  39-41
  3.2 柔性车轮有限元建模  41-44
    3.2.1 车轮模型的建立  41-42
    3.2.2 阻尼环板的建立  42
    3.2.3 车轮模态分析  42-44
  3.3 柔性轮对有限元建模  44-45
  本章小结  45-46
第四章柔性车轮NVH特征分析与校正  46-55
  4.1 现场轮对敲击试验  46-49
  4.2 虚拟力锤仿真试验  49-52
    4.2.1 单个车轮力锤仿真试验  49-50
    4.2.2 与TWINS试验对比  50-51
    4.2.3 与国外轻轨降噪车轮对比  51-52
    4.2.4 车轮NVH特征  52
  4.3 加阻尼环的车轮的校正对比  52-54
  本章小结  54-55
第五章柔性轮对NVH特征分析与校正  55-71
  5.1 轮对虚拟力捶仿真试验  55-58
  5.2 轻轨车辆工况  58
  5.3 激扰力谱的编制  58-64
    5.3.1 轮轨力谱的编制  58-62
    5.3.2 轨道粗糙度等效力谱的编制  62-64
  5.4 基于激扰力谱的柔性轮对NVH特征分析  64-67
  5.5 降噪车轮技术实施方案  67-69
  本章小结  69-71
结论  71-72
参考文献  72-75
附录A 某车辆企业现场轮对敲击试验频谱图  75-80
攻读硕士学位期间发表的学术论文  80-81
致谢  81

轻轨车辆车轮NVH特征分析与校正

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