基于胞映射的機(jī)車牽引齒輪系統(tǒng)非線性特性研究.pdf

1、我國(guó)鐵路機(jī)車面向高速、重載方向發(fā)展，要求齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)具有較好的品質(zhì)，以確保機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)能正常工作而不發(fā)生故障或失效。因此，對(duì)機(jī)車牽引齒輪系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)問題進(jìn)行深入研究，對(duì)保障高速列車的安全與平穩(wěn)運(yùn)行，具有重要意義。
　　本文基于某型機(jī)車牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)際參數(shù)，建立了齒輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模型。首先采用Riccati傳遞矩陣法計(jì)算了模型的前四階臨界轉(zhuǎn)速與模態(tài)振型，討論了支承剛度變化對(duì)臨界轉(zhuǎn)速和模態(tài)振型的影響。最后，考慮到不平衡導(dǎo)致的機(jī)車齒輪轉(zhuǎn)

2、子振動(dòng)位移大小會(huì)影響齒輪的正常嚙合，分析了系統(tǒng)的不平衡響應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，通過增大支承剛度可以使工作轉(zhuǎn)速偏離臨界轉(zhuǎn)速。此外，最大不平衡振幅在一階臨界轉(zhuǎn)速附近波動(dòng)，驗(yàn)證了臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算結(jié)果。齒輪轉(zhuǎn)子中部位置不平衡振動(dòng)最劇烈，對(duì)齒輪系統(tǒng)的正常嚙合非常不利。
　　剛度激勵(lì)是重要的齒輪嚙合動(dòng)態(tài)激勵(lì)，為深入研究機(jī)車牽引齒輪系統(tǒng)的非線性特性，通過石川法計(jì)算了齒輪的時(shí)變嚙合剛度，并用Fourier級(jí)數(shù)進(jìn)行擬合，進(jìn)而建立了機(jī)車牽引齒輪系統(tǒng)力學(xué)模型并進(jìn)

3、行了無量綱化處理。將胞映射與其它數(shù)值方法相結(jié)合，討論了齒側(cè)間隙、主動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)速以及綜合誤差因素對(duì)系統(tǒng)全局特性的影響，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)多周期解共存、周期解與混沌共存的現(xiàn)象以及吸引域演化規(guī)律，得到了系統(tǒng)的全局動(dòng)力學(xué)特性，為機(jī)車牽引齒輪系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造及非線性動(dòng)力學(xué)研究提供參考。
　　考慮輪軌黏著力變化造成的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)負(fù)載波動(dòng)，建立了機(jī)車牽引齒輪系統(tǒng)模型，采用胞映射方法研究了系統(tǒng)在蠕滑率下的非線性動(dòng)力學(xué)特性，探討了系統(tǒng)隨蠕滑率變化的共存周期運(yùn)動(dòng)，并分

4、析了不同初值下蠕滑率對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響。最后，結(jié)合打靶法和Floquet理論討論了嚙合阻尼對(duì)系統(tǒng)周期解穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明，隨著蠕滑率的增大，系統(tǒng)經(jīng)歷了周期運(yùn)動(dòng)到混沌運(yùn)動(dòng)，混動(dòng)運(yùn)動(dòng)又回歸到周期運(yùn)動(dòng)的過程?；煦缥有螤钣幸粋€(gè)不穩(wěn)定到穩(wěn)定的演化，混沌吸引域出現(xiàn)了稀疏現(xiàn)象直到混沌運(yùn)動(dòng)消失。而周期運(yùn)動(dòng)共存時(shí)，各個(gè)吸引子不斷競(jìng)爭(zhēng)吸引域，使系統(tǒng)全局穩(wěn)定性下降。在不同的初始值條件下，系統(tǒng)呈現(xiàn)出截然不同的分岔圖，驗(yàn)證了前述多周期運(yùn)動(dòng)共存現(xiàn)象。增大