重载机车驱动系统刚柔耦合动力学分析

发布时间：2021-01-05 07:54

　　齿轮传动系统是重载货运机车走行部结构的核心和关键系统之一,传统的铁路机车驱动系统动力学研究中,齿轮传动系统多采用的是刚体模型,而忽略齿轮模态及变形对动力学的影响。为深入研究齿轮传动对重载机车动力学的影响,本文分别建立了重载机车刚性传动和柔性传动系统,利用ANSYS和SIMPACK软件联合仿真建立重载机车多体动力学模型,同时进行重载机车启动过程及多工况条件下的动力学仿真与分析,研究结果为重载机车传动系统的动力学设计提供理论依据。主要研究内容如下:（1）根据铁路重载机车相关的模型参数建立了某型重载货运机车模型,利用CAD软件绘制了机车踏面及钢轨模型,同时通过离散化获得对应离散点以制作可供SIMPACK调用的文本。（2）采用SIMPACK软件中的225号力元,根据齿轮模型参数建立刚性齿轮系统,将齿轮传动模型作为子系统导入机车转向架模型中。同时根据机车结构和参数,建立了考虑齿轮传动系统激励的整车多体动力学模型。通过模态计算获得柔性齿轮模型的振型以及模态结果,将其导入SIMPACK得到柔性体齿轮模型,同时将其作为子结构导入模型建立含柔性传动系统的重载机车模型。（3）采用美国五级轨道谱,进行了齿轮... 

【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

转向架前

西南交通大学硕士研究生学位论文第12页图2-1转向架前、后齿轮传动示意图Simpack软件提供了两种主要类型的齿轮副力元，一种是14号力元，只考虑驱动轴和从动轴上的等效扭矩，没有考虑轮齿间的接触应力和啮合时变刚度，适用于不考虑齿轮啮合动态特性而仅考虑输入输出扭矩的的情况；另外一种是225号力元，该力元通过齿面上的柔性穿透量和接触刚度计算轮齿间的啮合力，考虑了啮合时齿轮的接触刚度、法向阻尼、齿面间摩擦力。进行机车传动系统的多体动力学建模。该型重载机车类型为轴式2（B0-B0）的大功率货运电力机车，轴重可由23t改变为25t。每台转向架包括转向架构架、机车轮对、一系悬挂、机车驱动系统、二系悬挂装置、基础制动装置等部件组成。图2-2即为所建的含齿轮传动系统的某型重载机车转向架SIMPACK模型。图2-2某型机车转向架多体动力学模型二系空气弹簧轴箱虚车体驱动系统转向架构架轮对牵引电机

西南交通大学硕士研究生学位论文第13页(二)机车多刚体系统动力学建模利用SIMPACK软件建模时，通过引入虚车体的概念,在转向架模型中建立一个没有质量的物体。虚车体和转向架构架之间通过空气弹簧、横向减振器、抗蛇行减震器、牵引拉杆等连接，在最后组装时再将车体和虚车体建立约束关系，建模时车体结构和其它部件均考虑为刚体。SIMPACK软件建立的相同模型可存储为子结构,如刚体构架,以便用于车辆动力学仿真，子结构的变化自动在整个机车模型中产生相应变化。软件系统提供5级数据库，包括机车车辆模型、多体子结构模型如构架BogieFrame、包含多体系统基本元素如力元ForceElement、包含各种表和数据文件,如没有经过滤波的数据,测量的轮轨轮廓等等。根据重载机车的相关参数，将上述齿轮传动系统作为子结构导入转向架模型，其中电机、抱轴轴承简化成同一个体，且抱轴轴承被铰接在轮对质心处，仅仅具有转动自由度，牵引电机吊杆上方建立了弹性力元。主动齿轮与牵引电机的输出轴铰接，而从动齿轮则与轮轴采用0号铰固定。机车牵引扭矩通过牵引电机的输出轴，分别施加于主动齿轮、从动齿轮，进而驱动轮对旋转、带动机车运行。本文所建立的含传动系统的重载机车多刚体系统动力学模型如图2-3所示。图2-3某型机车多刚体系统动力学模型


本文编号：2958312