動車組齒輪傳動系統(tǒng)振動特性研究.pdf

1、齒輪傳動是應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)響應研究已經成為工程實際中越發(fā)熱門的課題。本文的研究依托國家自然科學基金和鐵道部高速鐵路基礎研究基金(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，結合振動理論、有限單元法，對齒輪傳動系統(tǒng)進行了以下幾個方面的研究:
　　首先，基于三維實體建模軟件Solidworks對某型高速列車齒輪傳動系統(tǒng)進行模型創(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，根據實際情況與仿真計算需求，對模型進行簡化處理，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)特性進行研究。分析在極限載荷工況下，齒輪嚙合區(qū)域接觸應力分布形式以及最大應力值，根據經典赫茲理論，對斜齒圓柱齒輪最大嚙合應力進行計算，仿真結果與理論計算偏差不超過5％;分析極限載荷工況下，箱體應力分布情況以及最

3、大應力發(fā)生位置，找出箱體結構強度薄弱環(huán)節(jié)，為箱體結構設計與優(yōu)化、故障診斷與分析提供理論依據，結果表明箱體最大應力發(fā)生在小齒輪軸承孔附近，但箱體整體應力水平較低，結構強度滿足需求。
　　然后，對齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)特性進行研究。通過對系統(tǒng)進行模態(tài)分析，提取系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)，結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部隔板的局部振動，可通過增加板厚的方法提高局部結

4、構強度;通過對齒輪嚙合過程進行瞬態(tài)動力學分析，研究系統(tǒng)在齒輪嚙合造成的內部激勵作用下的動態(tài)響應，表明內部激勵造成的應力波動在15％左右;通過對箱體進行諧響應分析，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，結果表明箱體在630Hz頻率下表現(xiàn)出較為明顯的振動。
　　最后，借助機車車輛滾動振動試驗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)響應特性。結果顯示箱體振動響應隨列車速度提高而加劇，箱體不同部位垂向橫向振