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车轮扁疤影响下地铁车辆传动齿轮疲劳寿命研究
| 论文题名： | 车轮扁疤影响下地铁车辆传动齿轮疲劳寿命研究 |
| 关键词： | 地铁车辆;齿轮传动系统;动态特性;疲劳寿命 |
| 摘要： | 随着我国城市轨道交通网的不断扩大，地铁列车等公共轨道交通方式已成为人们出行的首要选择。然而随着地铁列车运营里程、牵引制动次数以及早晚高峰时段列车运行载荷的增加，地铁列车在运营过程中轮轨接触状态发生改变，导致车轮踏面产生车轮扁疤等缺陷。当地铁列车在车轮扁疤损伤与轨道随机不平顺的影响下长期运行，容易造成运行过程中轮轨系统剧烈的垂向振动冲击。考虑到地铁列车的从动大齿轮过盈安装在地铁列车轮对上，所以当轮对受到剧烈冲击时必然会影响齿轮传动系统的平稳啮合，使传动齿轮更容易发生疲劳失效。本文将车轮扁疤损伤与轨道随机不平顺施加到地铁车辆-轨道耦合动力学模型中，对地铁车辆传动齿轮动态特性与疲劳寿命进行研究，主要研究内容如为以下三方面： (1) 根据车轮扁疤数学几何特性以及不同行驶速度下车轮扁疤对轨道的冲击形式，建立适用于地铁车辆车轮踏面的车轮扁疤损伤，随后基于车辆-轨道耦合动力学理论构建了考虑齿轮传动系统的地铁车辆-轨道耦合动力学模型并介绍了本文采用的动力学求解积分方法。借助地铁车辆非线性临界速度分析结果与文献数据对比来验证地铁车辆-轨道耦合动力学模型的可靠性。 (2) 具体分析车轮扁疤伤损下地铁车辆齿轮传动系统中轮轨动态作用力、轴承动态特性以及传动齿轮动力学特性情况，然后根据齿轮传动系统动力学结果进一步选取车辆动力学评价指标中平稳性指标以及车辆运行安全性指标中的脱轨系数与轮重减载率来确定地铁车辆在车轮扁疤损伤下的动态特性，为下一章研究车轮扁疤影响下传动齿轮系统动态啮合力与服役寿命作铺垫。 (3) 根据地铁车辆-轨道耦合动力学模型计算中传动齿轮对动态传递误差结果验证了所建齿轮传动系统动力学模型的可靠性，然后分别仿真求解并分析了无外部激励、仅轨道随机不平顺、仅车轮扁疤以及车轮扁疤与轨道随机不平顺共同作用下四种工况下对传动齿轮动态啮合力的影响。接着将四种工况下传动齿轮动态啮合力经计算后转换为传动齿轮接触疲劳应力-时间历程关系图，利用雨流计数法进行循环统计从而确定传动齿轮动态啮合力应力循环次数，最后根据Palmgren-Miner法则预测受到车轮扁疤影响下的传动齿轮疲劳寿命，为地铁列车传动齿轮动态疲劳寿命预估提供一定的理论指导。 |
| 作者： | 陈佳欣 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 徐向阳 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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