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基于胞映射的机车牵引齿轮系统非线性特性研究
| 论文题名： | 基于胞映射的机车牵引齿轮系统非线性特性研究 |
| 关键词： | 机车牵引;齿轮系统;临界转速;啮合刚度;胞映射;全局特性;非线性特性 |
| 摘要： | 我国铁路机车面向高速、重载方向发展，要求齿轮传动系统具有较好的品质，以确保机械传动系统能正常工作而不发生故障或失效。因此，对机车牵引齿轮系统的动力学问题进行深入研究，对保障高速列车的安全与平稳运行，具有重要意义。 本文基于某型机车牵引电机驱动系统实际参数，建立了齿轮转子系统模型。首先采用Riccati传递矩阵法计算了模型的前四阶临界转速与模态振型，讨论了支承刚度变化对临界转速和模态振型的影响。最后，考虑到不平衡导致的机车齿轮转子振动位移大小会影响齿轮的正常啮合，分析了系统的不平衡响应。研究发现，通过增大支承刚度可以使工作转速偏离临界转速。此外，最大不平衡振幅在一阶临界转速附近波动，验证了临界转速的计算结果。齿轮转子中部位置不平衡振动最剧烈，对齿轮系统的正常啮合非常不利。 刚度激励是重要的齿轮啮合动态激励，为深入研究机车牵引齿轮系统的非线性特性，通过石川法计算了齿轮的时变啮合刚度，并用Fourier级数进行拟合，进而建立了机车牵引齿轮系统力学模型并进行了无量纲化处理。将胞映射与其它数值方法相结合，讨论了齿侧间隙、主动齿轮转速以及综合误差因素对系统全局特性的影响，发现系统多周期解共存、周期解与混沌共存的现象以及吸引域演化规律，得到了系统的全局动力学特性，为机车牵引齿轮系统的设计制造及非线性动力学研究提供参考。 考虑轮轨黏着力变化造成的驱动系统负载波动，建立了机车牵引齿轮系统模型，采用胞映射方法研究了系统在蠕滑率下的非线性动力学特性，探讨了系统随蠕滑率变化的共存周期运动，并分析了不同初值下蠕滑率对系统动态特性的影响。最后，结合打靶法和Floquet理论讨论了啮合阻尼对系统周期解稳定性的影响。结果表明，随着蠕滑率的增大，系统经历了周期运动到混沌运动，混动运动又回归到周期运动的过程。混沌吸引子形状有一个不稳定到稳定的演化，混沌吸引域出现了稀疏现象直到混沌运动消失。而周期运动共存时，各个吸引子不断竞争吸引域，使系统全局稳定性下降。在不同的初始值条件下，系统呈现出截然不同的分岔图，验证了前述多周期运动共存现象。增大啮合阻尼会逐渐增宽系统的稳定区间，同时发现了系统在蠕滑率下大范围稳定的啮合阻尼值。 |
| 作者： | 陈跃威 |
| 专业： | 仪器科学与技术 |
| 导师： | 王俊国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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