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高速列车齿轮传动系统动态特性仿真与评价方法研究
| 论文题名： | 高速列车齿轮传动系统动态特性仿真与评价方法研究 |
| 关键词： | 高速列车;齿轮传动;动力学性能;振动评价 |
| 摘要： | 随着高速铁路的普及，列车运营速度已是今非昔比，这也导致列车齿轮传动系统等关键零部件的运行环境愈发恶劣，特别是近年来出现的齿轮箱箱体裂纹、齿轮异常磨耗以及轴承失效等问题，使得齿轮传动系统的安全服役性能成为研究的重点。传统的车辆动力学分析主要针对车体、构架和轮对，对车辆其它关键零部件的研究较少，也没有相关国家标准对零部件的动力学性能进行评价，在此背景下本文针对高速列车齿轮传动系统的动力学性能和振动评价进行研究，主要内容如下: 首先，对列车齿轮传动系统的结构和传动形式进行阐述，基于齿轮系统动力学相关理论，对列车齿轮振动机理和常见失效形式进行分析并建立其动力学分析方程。针对齿轮系统在高速列车中使用的特殊性，对其内、外激励因素进行了详细分析和介绍。 其次，利用SIMPACK建立了高速动车整车动力学模型，在模型中考虑了齿轮传动系统的影响，并对齿轮进行了精确建模。根据列车牵引阻力特性，对齿轮系统施加牵引和阻力矩，在此基础上设置仿真工况，得到列车齿轮系统的动态特性，并对齿轮传动系统及其齿轮啮合特性对车辆动力学性能的影响进行了分析，得出了相应的结论。 然后，使用ANSYS与SIMPACK进行联合仿真，对箱体进行了模态计算和子结构分析，建立了考虑箱体柔性的刚柔耦合车辆系统动力学模型，对比分析了柔性箱体与刚性箱体的动态响应特性及其对车辆整车动力学的影响，并探讨了轮对多边形缺陷与箱体共振的关系，得到了相应结论。 最后，针对现有振动评价指标在高速列车齿轮系统适用性上的滞后性，提出一种基于车辆监测历史数据与非参数的核密度估计方法，建立“齿轮箱振动阈值数据库”与“齿轮系统故障特征频率库”并借此对齿轮箱振动状态进行合理评价。该方法应用于齿轮箱振动状态的实时检测，可以在齿轮系统故障发生初期给予故障报警提示，并能对可能的故障形式进行判断，保证相关零部件的安全服役性能，确保列车的安全运行。 |
| 作者： | 邓晓宇 |
| 专业： | 载运工具运用工程 |
| 导师： | 张卫华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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