動車組齒輪傳動系統(tǒng)振動特性研究.pdf

1、齒輪傳動是應(yīng)用最廣泛的傳動形式之一，隨著齒輪傳動向高速、重載方向發(fā)展，齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)研究已經(jīng)成為工程實(shí)際中越發(fā)熱門的課題。本文的研究依托國家自然科學(xué)基金和鐵道部高速鐵路基礎(chǔ)研究基金(U1234208)，研究對象為某高速列車齒輪傳動系統(tǒng)，通過建立傳動系統(tǒng)模型，結(jié)合振動理論、有限單元法，對齒輪傳動系統(tǒng)進(jìn)行了以下幾個方面的研究:
　　首先，基于三維實(shí)體建模軟件Solidworks對某型高速列車齒輪傳動系統(tǒng)進(jìn)行模型創(chuàng)建。建立包含齒輪

2、副、傳動軸以及箱體的傳動系統(tǒng)實(shí)體模型，研究精確建立斜齒圓柱齒輪方法以及齒輪嚙合約束方式，根據(jù)實(shí)際情況與仿真計(jì)算需求，對模型進(jìn)行簡化處理，基于ANSYS Workbench軟件建立系統(tǒng)有限元模型。
　　其次，對齒輪傳動系統(tǒng)靜態(tài)特性進(jìn)行研究。分析在極限載荷工況下，齒輪嚙合區(qū)域接觸應(yīng)力分布形式以及最大應(yīng)力值，根據(jù)經(jīng)典赫茲理論，對斜齒圓柱齒輪最大嚙合應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，仿真結(jié)果與理論計(jì)算偏差不超過5％;分析極限載荷工況下，箱體應(yīng)力分布情況以及最

3、大應(yīng)力發(fā)生位置，找出箱體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度薄弱環(huán)節(jié)，為箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化、故障診斷與分析提供理論依據(jù)，結(jié)果表明箱體最大應(yīng)力發(fā)生在小齒輪軸承孔附近，但箱體整體應(yīng)力水平較低，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足需求。
　　然后，對齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)特性進(jìn)行研究。通過對系統(tǒng)進(jìn)行模態(tài)分析，提取系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)，結(jié)果顯示齒輪傳動低頻階段主要表現(xiàn)為大齒輪振動，隨頻率提高，小齒輪振動逐漸顯現(xiàn)，箱體模態(tài)參數(shù)表明箱體在多階頻率處都有下箱體內(nèi)部隔板的局部振動，可通過增加板厚的方法提高局部結(jié)

4、構(gòu)強(qiáng)度;通過對齒輪嚙合過程進(jìn)行瞬態(tài)動力學(xué)分析，研究系統(tǒng)在齒輪嚙合造成的內(nèi)部激勵作用下的動態(tài)響應(yīng)，表明內(nèi)部激勵造成的應(yīng)力波動在15％左右;通過對箱體進(jìn)行諧響應(yīng)分析，研究箱體在不同頻率正弦載荷激勵作用下的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，結(jié)果表明箱體在630Hz頻率下表現(xiàn)出較為明顯的振動。
　　最后，借助機(jī)車車輛滾動振動試驗(yàn)臺研究高速列車齒輪傳動系統(tǒng)在輪軌沖擊等外部激勵作用下箱體的動態(tài)響應(yīng)特性。結(jié)果顯示箱體振動響應(yīng)隨列車速度提高而加劇，箱體不同部位垂向橫向振