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高速列车传动齿轮箱齿轮转子动力学特性研究

发布时间:2018-03-30 10:18

  本文选题:齿轮 切入点:传递矩阵法 出处:《大连理工大学》2012年硕士论文


【摘要】:高速列车的普及正在成为当代轨道交通的一个发展趋势。安全问题是高速列车研发中的首要问题。齿轮传动系统的安全性与稳定性又是高速列车研发过程中减少事故的一个关键,而齿轮传动系统的转子动力学特性的研究及齿轮传动系统的动力学仿真是高速列车传动齿轮箱设计中的一个重要环节。 本论文基于转子动力学理论,借助MATLAB软件,研究了不耦合和耦合两种情况下,高速列车传动齿轮箱齿轮——轴承转子系统的动力学特性,为高速列车运转的稳定性问题提出了参考性建议;基于虚拟样机技术,针对齿轮系统的柔性体模型,进行了动力学特性仿真,为齿轮的强度、刚度及疲劳寿命的研究提供重要的参考依据。 本文的主要工作如下: 1.介绍了传统传递矩阵法和Riccati传递矩阵法的具体计算方法,得到两种计算方法求解转子系统临界转速的频率特征方程,并说明了本论文选择Riccati传递矩阵法的主要原因。 2.分别计算了单轴转子中各轴段的集总质量、集总转动惯量、油膜刚度、参振轴承座的质量和刚度等参数,列出了不考虑齿轮耦合问题时,单轴的Riccati传递矩阵,编写了MATLAB计算程序,求解出高速轴和低速轴的各阶临界转速,得到了各阶临界转速下单轴转子的振型图和弯矩图,分析了不考虑齿轮耦合时单轴的振动情况。 3.对考虑齿轮耦合时多转子系统的弯扭耦合情况下的整体传递矩阵法做出了深入的研究,并说明了斜齿轮耦合矩阵的具体计算方法。 4.将本论文研究的高速列车传动齿轮箱齿轮转子系统进行了模型简化,分别列出了每部分模型的传递矩阵,计算得到系统的整体传递矩阵,引入Riccati变换,得到系统在弯扭耦合情况下的特征频率方程,编写了MATLAB计算程序,最终得到输出轴(即低速轴)的临界转速及一部分临界转速下横向和竖直方向的振型图及弯矩图。 5.利用Pro/E与ANSYS建立齿轮系统的柔性体模型,运用ADAMS进行动力学仿真,得到特定工况下齿轮传动的啮合力曲线及啮合力的最大值和平均值。
[Abstract]:The popularization of high-speed trains is becoming a developing trend of modern rail transit. Safety is the primary problem in high-speed train research and development. The safety and stability of gear transmission system is also reduced in the process of high-speed train research and development. A key to the accident, The research of the rotor dynamic characteristics of the gear transmission system and the dynamic simulation of the gear transmission system is an important link in the design of the transmission gearbox of the high-speed train. Based on the rotor dynamics theory and with the help of MATLAB software, the dynamic characteristics of the gearbox gear-bearing rotor system of high-speed train transmission are studied in this paper. Based on the virtual prototyping technology, the dynamic characteristics of the flexible body model of the gear system are simulated, which is the strength of the gear. The study of stiffness and fatigue life provides an important reference basis. The main work of this paper is as follows:. 1. The traditional transfer matrix method and the Riccati transfer matrix method are introduced, and the frequency characteristic equations of the rotor system critical speed are obtained. The main reasons for choosing the Riccati transfer matrix method in this paper are explained. 2. The lumped mass, lumped moment of inertia, oil film stiffness, mass and stiffness of vibration bearing are calculated respectively, and the Riccati transfer matrix of single axis is listed when the coupling problem of gear is not considered. The MATLAB program is compiled to calculate the critical speed of the high speed shaft and the low speed shaft. The mode diagram and bending moment diagram of the rotor are obtained. The vibration of the single axis is analyzed without considering the coupling of the gears. 3. The global transfer matrix method for multi-rotor system with multi-rotor coupling considering gear coupling is studied, and the calculation method of helical gear coupling matrix is explained. 4. The model of the high speed train transmission gearbox gear rotor system studied in this paper is simplified, the transfer matrix of each part model is listed separately, the whole transfer matrix of the system is calculated, and the Riccati transform is introduced. The characteristic frequency equation of the system in the case of bending-torsional coupling is obtained, and the MATLAB program is written. Finally, the critical rotational speed of the output shaft (that is, the low-speed axis) and the mode diagram and bending moment diagram of the transverse and vertical directions at a part of the critical speed are obtained. 5. The flexible body model of gear system is established by using Pro/E and ANSYS, and the dynamic simulation is carried out by ADAMS. The meshing force curve and the maximum and average value of meshing force are obtained under certain working conditions.
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TH113

【参考文献】

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本文编号:1685492

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