某和谐型货运电力机车遭受较为严重的车轮多边形磨耗,导致机车振动和噪声显著增加。为研究车轮多边形磨耗对机车振动行为的影响,建立了机车-轨道刚柔耦合动力学模型,如图1所示。模型中轮对和构架采用有限元建模,机车其它部件考虑为刚体;钢轨采用铁木辛柯梁模拟,轨枕和有砟道床考虑为刚体。详细考虑了机车子系统和轨道子系统各部件之间的连接关系以及机车子系统中各悬挂元件的非线性特性。以实测车轮多边形磨耗为输入激励,仿真计算了车轮多边形态下机车的振动行为,并与机车线路振动测试结果进行了对比,如图2和图3所示。仿真计算得到的轴箱和构架加速度时域和频域结果与测试结果具有较好吻合。车轮多边形激励起了轮对的一阶弯曲振动,频率约为90 Hz,仿真结果中较好地体现了这一振动特性。此外,通过数值仿真和现场测试探明了车轮多边形激励下机车振动的传递关系,为减缓机车振动提供了必要地指导。车轮多边形激励下引起的轮对振动主要通过电机吊杆传递至构架。控制车轮多边形幅值和合理设计电机吊杆的刚度和阻尼参数是降低机车振动的关键。