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作者：宋吉超西南交通大学

学位级别：硕士

齿轮传动系统在高速列车运行中起到了极其重要的作用,齿轮传动系统发生破坏会对高速列车的安全、稳定运行产生影响。在我国高速列车实际运维中,存在轮对失圆现象。轮对失圆产生后,轮轨作用力将会增大,部件的振动将会加剧,列车运行性能... 详细信息

齿轮传动系统在高速列车运行中起到了极其重要的作用,齿轮传动系统发生破坏会对高速列车的安全、稳定运行产生影响。在我国高速列车实际运维中,存在轮对失圆现象。轮对失圆产生后,轮轨作用力将会增大,部件的振动将会加剧,列车运行性能也会恶化。高速列车齿轮传动系统部件大多安装在弹簧悬挂系统之下,外界激励不经过弹簧悬挂系统衰减能量,直接作用于齿轮传动系统部件。则轮对失圆产生后,失圆激励无疑会对齿轮传动系统产生明显的影响。特别是铸铝材料薄壁结构的齿轮箱,失圆激励会对其造成疲劳损伤。因此,本文分析了失圆激励下,齿轮传动系统的若干变化情况。研究结果能够清楚的反映失圆激励对齿轮传动系统造成的影响,具有重要现实意义。首先,本文采用SIMPACK软件建立包含齿轮传动系统的高速列车动力学模型。考虑齿轮的啮合、传动特点,采用SIMPACK中的225号力元建立齿轮副啮合模型。考虑轴承的支撑效果,采用SIMPACK中的88号力元建立齿轮箱支撑轴承模型。所建模型符合相关原理、标准,为分析失圆激励对高速列车齿轮传动系统的影响奠定基础。其次,介绍扁疤激励的特点,采用半径差值法在模型中导入扁疤激励,分析扁疤激励对齿轮传动系统的影响。研究内容具体包含:轮轨垂向力、齿轮副传递误差、齿轮力、齿轮箱支撑轴承力以及轮对、大齿轮、齿轮箱、小齿轮的振动情况。得到了不同长度的扁疤激励下,上述研究内容的相关变化情况。然后,介绍多边形激励的特点,采用谐波函数法在模型中导入多边形激励,分析不同阶数、幅值的多边形激励对齿轮传动系统的影响。通过分析轮轨接触状态和轮对跳动状态,探究了高幅值多边形对齿轮传动系统的影响规律,指出列车以350 km/h运行时3阶0.1 mm多边形工况会对部件的振动造成恶劣影响。最后,对高速列车齿轮箱进行有限元分析、模态计算,并采用子结构分析与Guyan缩减技术,生成了结构模态和振型文件,导入到SIMPACK中建立刚柔耦合动力学模型。运用该模型,采用模态叠加法,得到了失圆工况下的齿轮箱应力-时间历程。并基于Miner线性累积损伤准则,结合齿轮箱材料的S-N曲线,对齿轮箱不同部位的疲劳寿命进行预测。

关键词：高速列车齿轮传动系统轮对失圆齿轮箱疲劳寿命

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