弹性车轮刚度与金属件结构优化研究

刘虹蔚，陆正刚，岳科宇

（同济大学铁道与城市轨道交通研究院，上海 201800）

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由于橡胶元件的存在，弹性车轮有减振降噪、减小冲击、降低磨耗的优势[1]，近年来广泛运用于低地板车辆。虽然弹性车轮优势较钢轮明显，但是在列车运行过程中车轮受力较复杂，不仅要承受车辆垂直静载荷和车辆运行产生的动载荷，还要承受垂向冲击力、制动力矩、转动力矩和横向力等，弹性车轮必须具有合适的刚度强度性能，否则，径向刚度不足致轮毂断裂，轴向刚度不足致落轨或脱轨，扭转刚度不足致制动失效和迟滞[2-3]。目前主要存在3种类型的弹性车轮:压缩型、剪切型和压剪复合型弹性车轮[4]。压缩型和剪切型的径向、轴向刚度匹配不均衡；压剪复合型主要以V型为主，可以调整V型角从而合理匹配合适的轴向径向刚度[5]，因此近几年被广泛应用。目前存在不同V型角和不同金属件截面形状结构的弹性车轮，由于压剪复合型的弹性车轮还未有设计标准，研究弹性车轮结构形状对弹性车轮的三向刚度的影响，能为弹性车轮结构优化设计提供参考。

本文主要以某有轨电车弹性车轮的形状参数为原型，以橡胶环和金属件接触区域型腔体积为不变量，探究不同截面形状结构类型的金属件对弹性车轮刚度的影响，为之后的弹性车轮设计奠定基础。目前主要有2种截面形状的压剪复合型弹性车轮，一种是金属件截面有凹槽的弹性车轮，另一种是金属件截面无凹槽的弹性车轮。……