我国高速铁路经过多年的发展,已取得世界领先地位,同时也面临着更多的技术挑战。在现代,高速铁路事业的发展更需要满足智能、高效、环保等一系列的可持续发展理念,所以在高速铁路发展过程中对环保性、舒适性、安全性的社会需求会不断提高。高速铁路在日常生活中给我们的出行带来极大方便的同时,也引起了环境方面的问题,其中车轮的滚动噪声问题尤为突出。研究车轮的振动和噪声辐射问题,对于铁路周边环境的噪声预测和噪声问题的改善有着十分重要的现实意义。本文通过SIMPACK多体动力学软件,建立车辆-轨道耦合动力学模型;以美国六级轨道谱为线路不平顺激励,分析车辆时速在240km/h下的轮轨垂向力。将此垂向力作为激励,数据通过傅里叶转换之后,输入全频段声学软件VA One中,采用有限元/边界元结合的方法,求解了16~5000Hz频段范围内,车轮腹板未开孔和开2孔、4孔、6孔、8孔、10孔对于车轮声辐射功率、声辐射效率、声指向性的影响。并且对未开孔车轮腹板和开孔车轮腹板通过Abaqus软件进行结构模态分析,分析了结构模态与噪声振动之间的联系。最后,利用Abaqus软件,对车轮腹板开孔后的车轮强度进行分析,从而得到车轮腹板开孔的最佳孔数。研究结果表明:车轮的径向模态(r,5)变形主要发生在径向的车轮收缩上,在车辆运行过程中,这种变形容易使列车垂向的振幅增加,降低列车运行平稳性。车轮的轴向模态(0,6)也同样使车轮发生沿轴向的较大变形,变形量最大发生部位在轮辋部位,轮辋发生了轴向扭曲变形,使列车在运行过程中,由于轮辋变形,轮缘与钢轨接触,产生过大的应力,造成轮缘的损伤。其次,车轮腹板开孔后,随着腹板开孔个数增加,在低频段(16~1000Hz)车轮的声功率和声辐射效率明显降低,其中腹板开2孔和腹板开4孔8孔的降噪效果最佳。通过分析声学指向性发现,在低频段500Hz左右时的声压级整体沿车轮轴向对称。在高频段,车轮主要有两到三个高声压级区,高频范围在2000Hz以上时,发现车轮此时的车轮声功率以及车轮辐射效率随腹板开孔的个数增加不再出现噪声降低的现象。基于Abaqus软件,研究磨耗到限车轮腹板的强度分析。分析了磨耗到限车轮腹板开孔对于车轮腹板静强度和疲劳的影响。本文根据UIC510-5的标准,对车轮腹板未开孔、开8孔和开10孔,在直线工况、曲线工况以及道岔工况这三种工况下进行静强度校核。研究结果表明,最危险的工况是道岔工况;再对该工况下的腹板未开孔、开8孔和开10孔的车轮进行疲劳分析,得到车轮腹板孔开10孔时,孔边最大应力幅与对应的许用应力幅差值在两个以上节点位置接近材料的最大应力幅与对应的许用应力幅差值。所以车轮的最佳开孔个数在10个左右。