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高速列车齿轮传动系统动态特性研究
| 论文题名： | 高速列车齿轮传动系统动态特性研究 |
| 关键词： | 高速列车;齿轮传动系统;振动特性;动力学性能 |
| 摘要： | 齿轮传动系统是高速列车动车转向架的重要组成部分，负责将牵引电机的动力传递给轮对，对于保障高速列车的动力传输具有重要作用。随着我国动车组服役里程的不断增加和列车国产化的全面深入，如何设计高速列车的齿轮传动系统，保证高速列车动力传递的平稳性及其在服役期间的安全性，是铁路工程师面临的严峻挑战。传统的车辆动力学研究主要关注车辆的整车动力学性能，关键部件的研究主要集中在车体、构架和轮对，对于其他部件的研究较少。本文基于车辆系统动力学和齿轮传动系统动力学，对高速列车齿轮传动系统的振动特性展开全面的研究，主要内容如下: 首先，对高速列车齿轮传动系统参数振动稳定性进行研究，齿轮传动系统是典型的参数振动，利用有限元法得到高速列车齿轮系统时变啮合刚度，并用傅里叶级数展开进行拟合，考虑齿轮传递误差，建立齿轮传动系统单自由度扭转方程，基于Floquet稳定性理论，采用多尺度解析方法对齿轮系统方程作近似展开，得到系统稳定区的近似解析解，给出系统参数振动稳定与不稳定边界曲线，并从系统稳定性角度提出了高速列车齿轮传动系统参数选取建议。同时基于斜齿轮的弯-扭耦合模型，对高速列车齿轮传动系统参数振动特性分析:分析内外激励下齿轮系统的亚谐及超谐共振频率因子，得到内部激励和内外组合激励下系统的频响曲线，结合数值分析方法，分析系统的非线性动态响应。 其次，建立考虑齿轮传动系统的高速列车整车动力学模型，分析齿轮传动系统对整车动力学性能的影响，考虑高速列车服役过程中的常见外部激励，牵引电机谐波转矩激励、车轮磨耗激励、车轮多边形化激励、车轮扁疤激励等激励下齿轮传动系统的动态特性，针对轮轨粘滑振动，分析粘滑振动引起的轮对自激振动以及自参激联合作用下齿轮传动系统的分岔与稳定性。 然后，对整车振动激励下高速列车齿轮箱箱体的强度进行分析，建立高速列车箱体的有限元模型，对箱体的模态属性和静强度进行初步的分析，基于上述的齿轮传动系统振动特性，采用直接积分法，分析正常激励、车轮磨耗激励以及车轮多边形激励下齿轮箱箱体的动态响应，针对服役过程的冲击载荷，计算冲击作用下齿轮箱箱体的抗冲击性能。 最后，结合齿轮传动系统的动力学性能和振动安全性，对高速列车齿轮传动系统的振动强度进行初步评估，从振动烈度和强度两方面分别对齿轮传动系统振动状态进行评估，提出高速列车齿轮传动系统振动参考值，同时基于大量线路实测数据，从概率统计的角度提出了齿轮箱设计时的振动参考阈值。 |
| 作者： | 黄冠华 |
| 专业： | 载运工具运用工程 |
| 导师： | 张卫华 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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