齒輪傳動系統(tǒng)是重載貨運機車走行部結構的核心和關鍵系統(tǒng)之一,傳統(tǒng)的鐵路機車驅(qū)動系統(tǒng)動力學研究中,齒輪傳動系統(tǒng)多采用的是剛體模型,而忽略齒輪模態(tài)及變形對動力學的影響。為深入研究齒輪傳動對重載機車動力學的影響,本文分別建立了重載機車剛性傳動和柔性傳動系統(tǒng),利用ANSYS和SIMPACK軟件聯(lián)合仿真建立重載機車多體動力學模型,同時進行重載機車啟動過程及多工況條件下的動力學仿真與分析,研究結果為重載機車傳動系統(tǒng)的動力學設計提供理論依據(jù)。主要研究內(nèi)容如下:（1）根據(jù)鐵路重載機車相關的模型參數(shù)建立了某型重載貨運機車模型,利用CAD軟件繪制了機車踏面及鋼軌模型,同時通過離散化獲得對應離散點以制作可供SIMPACK調(diào)用的文本。（2）采用SIMPACK軟件中的225號力元,根據(jù)齒輪模型參數(shù)建立剛性齒輪系統(tǒng),將齒輪傳動模型作為子系統(tǒng)導入機車轉(zhuǎn)向架模型中。同時根據(jù)機車結構和參數(shù),建立了考慮齒輪傳動系統(tǒng)激勵的整車多體動力學模型。通過模態(tài)計算獲得柔性齒輪模型的振型以及模態(tài)結果,將其導入SIMPACK得到柔性體齒輪模型,同時將其作為子結構導入模型建立含柔性傳動系統(tǒng)的重載機車模型。（3）采用美國五級軌道譜,進行了齒輪... 

【文章來源】：西南交通大學四川省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

轉(zhuǎn)向架前

西南交通大學碩士研究生學位論文第12頁圖2-1轉(zhuǎn)向架前、后齒輪傳動示意圖Simpack軟件提供了兩種主要類型的齒輪副力元，一種是14號力元，只考慮驅(qū)動軸和從動軸上的等效扭矩，沒有考慮輪齒間的接觸應力和嚙合時變剛度，適用于不考慮齒輪嚙合動態(tài)特性而僅考慮輸入輸出扭矩的的情況；另外一種是225號力元，該力元通過齒面上的柔性穿透量和接觸剛度計算輪齒間的嚙合力，考慮了嚙合時齒輪的接觸剛度、法向阻尼、齒面間摩擦力。進行機車傳動系統(tǒng)的多體動力學建模。該型重載機車類型為軸式2（B0-B0）的大功率貨運電力機車，軸重可由23t改變?yōu)?5t。每臺轉(zhuǎn)向架包括轉(zhuǎn)向架構架、機車輪對、一系懸掛、機車驅(qū)動系統(tǒng)、二系懸掛裝置、基礎制動裝置等部件組成。圖2-2即為所建的含齒輪傳動系統(tǒng)的某型重載機車轉(zhuǎn)向架SIMPACK模型。圖2-2某型機車轉(zhuǎn)向架多體動力學模型二系空氣彈簧軸箱虛車體驅(qū)動系統(tǒng)轉(zhuǎn)向架構架輪對牽引電機

西南交通大學碩士研究生學位論文第13頁(二)機車多剛體系統(tǒng)動力學建模利用SIMPACK軟件建模時，通過引入虛車體的概念,在轉(zhuǎn)向架模型中建立一個沒有質(zhì)量的物體。虛車體和轉(zhuǎn)向架構架之間通過空氣彈簧、橫向減振器、抗蛇行減震器、牽引拉桿等連接，在最后組裝時再將車體和虛車體建立約束關系，建模時車體結構和其它部件均考慮為剛體。SIMPACK軟件建立的相同模型可存儲為子結構,如剛體構架,以便用于車輛動力學仿真，子結構的變化自動在整個機車模型中產(chǎn)生相應變化。軟件系統(tǒng)提供5級數(shù)據(jù)庫，包括機車車輛模型、多體子結構模型如構架BogieFrame、包含多體系統(tǒng)基本元素如力元ForceElement、包含各種表和數(shù)據(jù)文件,如沒有經(jīng)過濾波的數(shù)據(jù),測量的輪軌輪廓等等。根據(jù)重載機車的相關參數(shù)，將上述齒輪傳動系統(tǒng)作為子結構導入轉(zhuǎn)向架模型，其中電機、抱軸軸承簡化成同一個體，且抱軸軸承被鉸接在輪對質(zhì)心處，僅僅具有轉(zhuǎn)動自由度，牽引電機吊桿上方建立了彈性力元。主動齒輪與牽引電機的輸出軸鉸接，而從動齒輪則與輪軸采用0號鉸固定。機車牽引扭矩通過牽引電機的輸出軸，分別施加于主動齒輪、從動齒輪，進而驅(qū)動輪對旋轉(zhuǎn)、帶動機車運行。本文所建立的含傳動系統(tǒng)的重載機車多剛體系統(tǒng)動力學模型如圖2-3所示。圖2-3某型機車多剛體系統(tǒng)動力學模型


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