车轮结构对车轮刚性影响的研究

本文采用三维设计软件CATIA设计了不同结构车轮,利用有限元法计算出了不同结构车轮刚性值,分析了不同轮辐厚度和法兰厚度对车轮刚性的影响,研究结果指导车轮设计,改善车轮刚性,使得车轮刚性满足工程需求。     

局部损伤的机械弹性车轮的静动态特性

研究了0轮的局部损伤对机械弹性车轮静动态特性的影响规律。根据车轮工作原理和结构特征,建立了非线性车轮有限元模型,利用模态分析的有限元方法计算了无损伤车轮的固有频率和振型;结合车轮的力学特性和充气轮胎的常见失效形式,对车轮的失效形式和危险区域进行了分析;采用刚度退化模型模拟车轮局部损伤,分析了不同位置、不同损伤状态下车轮固有频率的变化规律和静接地承载工况下的受力特征;将B级随机路面不平度作为动态激励输入,研究了局部损伤车轮的动态响应规律。研究表明:随着0轮局部损伤程度的加深,车轮的固有频率逐渐降低,最大应力的位置不变,应力峰值变大;无损伤车轮的动态应力响应峰值小于局部损伤车轮的动态应力响应峰值;随着损伤程度的加深,在共振频段动态应力响应峰值变大,其他频段内变化不大。     

铝合金车轮侧向刚度影响因素分析

使用CATIA开展铝合金车轮参数化设计,通过调整轮心结构、轮辐结构、轮辋结构、轮缘结构、窗口结构得到不同的铝合金车轮三维数据;使用Hypermesh划分网格、Nastran求解,得到不同结构铝合金车轮的侧向刚度;分析车轮侧向刚度随车轮结构参数变化的敏感程度,结果显示轮心厚度、轮心直径、轮心根部圆角、轮辐内侧厚度、轮心减重窝深度、轮辐内侧宽度对车轮刚度影响较大,且影响呈现递减趋势;综合车轮侧向刚度和质量要求,给出一种较优的车轮设计方案。该方案能够大幅提升车轮刚度,且质量增加不多。     

工程车辆车轮螺栓预紧力衰减研究

文中以某工程车辆为例,对车轮螺栓在紧急制动工况下预紧力衰减进行研究。首先对车辆车轮螺栓的预紧力及拧紧力矩进行了理论计算。不同类型螺母、不同螺母厚度、不同紧固方式、不同扭矩系数在紧急制动工况下轴向预紧力衰减不同,使用力矩扳手方式紧固的螺栓在试验后的预紧力不满足设计要求;在冲击载荷下施必牢螺母预紧效果良好,30mm厚度螺母剩余预紧力较大,满足要求。最后在试验的基础上对理论计算最小紧固力矩进行修正,为设计人员理论计算的数据更接近真实工况提供支撑。研究表明：冲击载荷下选择30 mm厚度防松螺母,采用拧紧机拧紧的紧固方法可以得到满足要求的剩余预紧力。     

考虑磨耗及不等厚辐板的轨道车轮振动声辐射特性

为了降低轨道车轮振动的声辐射,以双S型辐板车轮为研究对象,建立了反映磨耗及不等厚辐板的9种城市轨道车轮三维有限元模型,分别获得了车轮在各阶振动模态下的固有频率及结构振型,对比分析了不同车轮的声功率级响应曲线,从而得到车轮在不同磨耗条件及不等厚特征情况下的声辐射水平。研究结果表明：与初始现役车轮相比,辐板上部不等厚车轮在峰值声功率级上降低了13.82 dBA;随着踏面磨耗加深,车轮的噪声逐渐增大;辐板上部不等厚车轮在不同磨耗下的最大声功率级均小于初始现役车轮。     

车轮轮辋轻量化分析与研究

采用Pro/Engineer软件进行铝合金轮毂建模,以16x7J汽车铝合金轮毂为研究对象,根据弯曲疲劳试验,运用有限元分析软件ANSYS Workbench建立了考虑螺栓及法兰作用效果的车轮整体模型。以轮辋厚度为变化量,建立了不同尺寸的车轮模型。通过对有限元计算结果的分析,得到应力和应变分布情况。用改进后的史密斯公式法对车轮的寿命进行预测,通过寿命预测,轮辋厚度减少1mm其寿命仍可达到国家标准要求。研究表明:该方法可降低成本,减轻车轮重量,节省油耗,节能减排。     

新型CL60钢地铁车轮摩擦磨损试验研究

为了提高地铁车轮的服役性能,对车轮用CL60钢材料中Si、Mn、Cr等元素的质量分数进行重新设计和优化,研发新型CL60钢地铁车轮,通过GPM-60摩擦磨损试验机模拟轮轨磨损试验,研究原CL60钢车轮与新型CL60钢车轮在实验室条件下的磨损特性。基于赫兹模拟准则设计计算了模拟试验采用的轮轨试样尺寸、施加的载荷和转速;通过不同载荷工况下的摩擦磨损试验和轮轨材料微观组织分析,研究2种轮-轨试样的磨损量、磨损率、塑性变形及表面形貌的变化规律及特征,对新型CL60钢车轮的使用性能进行评价。结果表明：与原CL60钢车轮相比,在不同载荷下新型CL60钢车轮试样磨损量、轮-轨试样总磨损量、磨损率及摩擦表面塑性变形层厚度均大大降低,其抗磨损性能和塑性变形能力得到了改善。     

城市轨道交通车轮振动声辐射特性

轮轨噪声是城市轨道交通噪声的主要组成部分,而车轮振动声辐射是轮轨噪声的主要声源之一。目前使用的城市轨道交通车轮有多种型式,系统性地比较各种车轮的振动声辐射特性,研究不同参数对车轮振动声辐射的影响。通过数值方法,对五种城市轨道交通车轮的辐射声功率,进行详细比较分析。结果表明,在轮轨等效粗糙度名义滚动圆接触点径向激励下,适当增大辐板厚度和减小车轮的直径,对降低车轮振动声辐射均有积极作用;斜曲型辐板和双S型辐板车轮的振动声辐射水平相当,而直型辐板车轮的振动声辐射水平最低,相比其他两种类型辐板车轮,其总辐射声功率级小8 dB左右。相关计算结果将为城市轨道交通低噪声车轮的设计和选型提供理论参考。     

桥式起重机大车轮的安装测量

桥式起重机大车轮的安装是否正确,直接影响它能否正常运转。由于大车很长大,不易有这样大的平台,使车架制造发生困难,四个大车轮的安装也不易找到基准。如车架不能保证车轮安装有可靠的基准面,在车轮装配以前必须进行测量,用不同厚度的垫板来提供车轮的装配基准面。     

汽车钢制车轮的响应面法优化设计

针对汽车钢制车轮研发周期长和生产成本高的问题,以15×5J钢制车轮为例,基于ANSYS Workbench 19.2软件完成车轮重要尺寸的参数化建模并创建车轮弯曲疲劳试验有限元模型,采用优化空间填充设计法,生成车轮重量及Mises应力的试验数据,获得车轮重量及应力响应面,最终在短期内成功确定车轮最优轻量化数模并应用于生产。实物测试实验结果表明:轻量化测试车轮符合SAE标准,车轮厚度是最重要的安全影响因素且不应小于4mm,优化后车轮减重3.69%,测试验证了仿真结果的正确性。     

梯度复合结构对列车车轮力学性能的影响

基于列车车轮表面抗磨损的功能要求,划定列车车轮表面为抗磨损功能区,在功能区与车轮基体间设计合理的梯度复合结构,开展具有梯度复合结构的列车车轮设计方法研究。以Hertz接触理论为依据,采用ANSYS建立轮轨热-结构耦合模型,分析轮轨整体在温度载荷及静态接触作用下应力分布。分析梯度复合结构对列车车轮力学性能的影响。结果表明:与无梯度复合结构车轮相比,梯度复合结构能有效降低车轮表面抗磨区与基体间等效应力突变,改变列车车轮应力分布特征,从而防止抗磨区在热-结构耦合作用下脱落。基于文中特定工况下,提出当抗磨区厚度为1.0 mm时,列车车轮表面抗磨区与基体间采用厚度为2.0 mm,中间层为8层的线性梯度复合结构就可有效减缓结合面上等效应力突变的结论。     

基于ANSYS的动车车轮模态分析

车轮的可靠性对高速列车的安全性至关重要。因此,利用ANSYS在考虑离心力作用的状态下对CRH380BL高速动车车轮进行有预应力的模态分析。首先在Pro/E中对车轮进行建模并对模型进行适当简化,然后将模型导入ANSYS并进行网格划分。经过由离心力导致预应力的静力分析,进而进行有预应力的模态分析得到了该车轮前10阶固有频率、振型及相对位移分布图,分析结果为车轮的结构优化及进一步动力学分析提供了必要依据。     

复合材料车轮结构轻量化的研究

减轻汽车质量、降低燃油消耗和减少排放污染成为汽车工业发展的核心问题,车身的轻量化对于整车轻量化起着举足轻重的作用,采用轻质材料是车身减重的重要途径。该文以某汽车为对象,采用复合材料对车轮的轮辋厚度、车轮安装凸缘厚度和车轮的轮廓尺寸进行结构轻量化优化设计,使车轮的重量最小化。对优化后复合材料车轮进行车轮弯曲疲劳试验,其应力、应变、位移值与优化前相近,但在重量上减轻了10.436%。     

阻尼敷设车轮声辐射特性分析

目前在铁路噪声领域的研究中，采用阻尼材料对车轮进行表面处理的方法是一种较为合理的降噪措施，但是阻尼装置往往因为体积、稳定性和安装难度等问题难以应用于实际工作。采用在车轮表面进行阻尼材料贴附的方式相对安装阻尼装置具有更实际的研究意义。这里针对城市列车915mmS型辐板标准车轮，在其辐板表面执行一种轻型的阻尼表面处理方式，并设计全敷设和环形敷设阻尼材料两种敷设方案。通过有限元软件仿真计算，分析在中低频率段，阻尼处理前后车轮的固有频率及声辐射数值特性，对比分析这两种处理方式对于车轮各模态处声辐射特性的影响，提出可靠性更佳的敷设方案。     

高铁车轮阻尼环减振降噪实验研究

利用振动噪声测试设备对装备状态下安装了阻尼环的高铁车轮进行了测试,得到了其模态阻尼比、振动响应以及辐射声压随固有频率的变化规律。通过对比分析,发现阻尼环对车轮的质量、刚度的影响可以忽略,同时阻尼环能够显著增加车轮中高频段的模态阻尼比,从而显著抑制了这些频段的振动峰值。通过振动的抑制,在一定程度上降低了车轮的辐射声压。通过结果分析最终确认阻尼环起到了减振降噪的效果。     

行车速度对高速列车车轮振动声辐射特性的影响

列车车轮的振动是轮轨噪声声源的一个重要的组成部分.利用有限元与边界元相结合的方法,着重研究列车速度变化对车轮的振动-声辐射特性的影响,计算模型中考虑轮轨间的垂向相互作用,并考虑轮轨接触斑的滤波作用.根据车轮的实际尺寸建立车轮的三维实体有限元模型,采用分块Lanczos法求解车轮的固有频率振型,然后采用模态叠加法计算单个车轮结构在垂向不平顺激励下的动态响应,将车轮表面的速度处理成声学边界元模型的输入条件,计算车轮的滚动辐射噪声.数值计算中,研究车轮的不同部位(踏面、辐板和轮辋)在声辐射中所占的比重,以及不同的列车速度对车轮振动声辐射特性的影响.数值仿真计算为高速列车的轮轨降噪措施的制定提供一定的参考.     

径向激励下辐板型式对车轮振动声辐射影响仿真和试验研究

在半消声室内通过试验手段开展不同车轮辐板型式对车轮声辐射影响的试验研究,同时建立车轮有限元模型,基于Lanzos算法对其进行模态分析,结合仿真计算的模态振型和试验结果,对比分析3种辐板型式地铁车轮振动声辐射特性,获得精确的指向性测试结果并近似给出相应的经验公式。结果表明,通过仿真计算和试验得到的固有频率相差很小,通过有限元计算对车轮进行模态分析能够保证足够的精确度。径向激励下,车轮辐板型式改变,其固有频率、模态振型以及指向性均发生改变;斜曲型辐板和双S型辐板车轮的振动声辐射水平相当,双S型辐板车轮的声辐射水平比斜曲型辐板车轮的略大,而直型辐板车轮的振动声辐射水平最低,其总辐射声能量级比斜曲型辐板车轮和双S型辐板车轮分别小5.2 dB和6.5 dB。相关试验结果可为城市轨道交通低噪声车轮的设计和选型提供参考,也可以验证其他文献中数值仿真计算的正确性。     

基于CAE的QX1060车轮结构性能分析

以轻型车QX1060铝合金车轮为研究对象,详细叙述了车轮的设计过程。首先确定了车轮零件的类型和相关基本参数,然后运用UG软件对车轮零件进行三维建模。在ANSYS软件中,利用92号单元建立其有限元模型,分别就车轮承受胎压载荷、径向载荷、周向载荷、侧向载荷的工况进行模拟计算,得出了不同工况下车轮的应力和变形的大小和分布。计算结果表明,对车轮的有限元仿真分析是实现其设计的有效手段。     

车轮抓取夹持器的研究

该文针对车轮制造行业的现状,提出了自动化装卸车轮的构想,设计了一种结构简单实用的车轮夹持器,确定了车轮夹持器的主要尺寸,分析了车轮夹持器的受力情况,计算了其主要的力学参数.     

车轮镟修型面对轮轨匹配性能的影响

目前动车组轮广泛采用的经济型镟修法,镟修后车轮并没有达到标准车轮轮缘厚度。为探究经济镟修型面对轮轨匹配性能产生的影响,为车轮维修策略的制定提供理论依据,对比分析标准车轮型面和新镟修的不同轮缘厚度车轮型面的静态匹配特性与动力学性能。结果表明：目前镟修方法得到的薄轮缘镟修型面有利于提高车辆的直线运行临界速度,但其他动力学性能指标略有下降;在通过不同半径曲线时,各型面曲线通过性能相差不大,小半径曲线工况下,各型面轮缘均与钢轨贴靠;通过大半径曲线时,在较大横移激扰下薄轮缘型面存在失稳的风险,从而造成较大的轮轨横移量及轮轴横向力,使轮缘与钢轨贴靠现象严重,造成严重的轮缘磨耗。