机车牵引齿轮传动系统动态特性仿真及分析

发布时间：2017-12-04 17:28

  本文关键词：机车牵引齿轮传动系统动态特性仿真及分析

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【摘要】：随着工业生产和科技的进步,齿轮系统作为最常用的动力和运动传递形式被提出了高转速、低噪声和长寿命等更高要求。尤其在某些应用领域,如航空,铁路,汽车等,齿轮系统的振动特性很大程度决定了机器的动态特性。机车牵引齿轮传动系统是机车的重要组成部分,也是影响机车动态特性最主要的部件。在机车中,要求能够很好的解决齿轮传动所引起的振动与噪声问题,所以齿轮啮合的动力学问题日益突出。 本文以机车齿轮传动系统为研究对象,建立了此传动系统的多自由度扭转振动模型,求解系统线性模型的固有特性。再通过建立机车齿轮传动系统的虚拟样机模型,对齿轮系统进行多种工况下振动特性研究。接着考虑了啮合刚度、误差等多重因素的时变性,建立考虑摩擦的轮齿弯扭耦合数学模型,求解各种工况下齿轮的动态响应结果,并研究激励频率、阻尼、间隙、啮合刚度以及输入和负载等各动力学参数对齿轮系统固有特性的影响。 首先建立了机车齿轮传动系统4自由度的集中质量参数扭振模型,利用解析法和数值法对齿轮系统的运动方程进行对比求解,得到系统的固有特性。 其次进行机车齿轮传动系统的虚拟样机仿真,验证了传动比,得到了满载情况下主从动轮质心从启动工况到稳定运动下角加速度的变化曲线。最后还分别就不同负载、不同啮合刚度及不同阻尼作用下的齿轮系统振动情况进行对比分析,得出负载、啮合刚度和阻尼变化对齿轮系统振动特性的影响。 接着说明了刚度激励的产生和作用机理,对齿轮啮合刚度进行傅立叶变换,并通过数值方法进行模拟,得到其随时间的变化曲线。同时由于参数计算的需要对函数进行拟合,分析机车斜齿轮啮合刚度最优的函数结果；研究了重合度和转速对啮合刚度的影响；还对轮齿的误差激励进行分析模拟,得出其变化函数； 最后建立了考虑径向、切向、扭转方向的齿轮六自由度动力学模型；求解了在满载工况下,考虑时变啮合刚度、时变误差、间隙、阻尼等情况下的机车齿轮系统动态响应；对比分析了啮合刚度、间隙、激励频率、阻尼和输入输出转矩的变化对系统动态特性的影响；同时分析了考虑某项参数变化或多项变化参数同时作用时系统固有特性的变化情况;最后与虚拟样机仿真的结果进行对比,验证所建模型以及分析求解结果的正确性。
【学位授予单位】：大连交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U260.33;TH132.41

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本文编号：1251772