高速车辆弧齿锥齿轮传动特性的动力学分析

发布时间：2017-03-30 00:06

  本文关键词：高速车辆弧齿锥齿轮传动特性的动力学分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：进入新世纪以来中国经济发展迅速，不论是对铁路运还是公路运输要求都有所提高。在铁路运输方面，我国采取对国外先进车辆系统技术的引进吸收消化再创新的方式，实现了中国铁路的跨越式发展。由于运行速度的提高，车辆在高速状态下的动态特性相对于低速状态将产生很大的变化，这些影响将对车辆系统的运行性能以及牵引制动的有效性和安全性带来更多的不确定性。 本文基于国家自然科学基金项目（批准号：51205433）“传动系统非线性动态特性对高速车辆系统动力学性能的影响及控制研究”的资助，围绕车辆系统弧齿锥齿轮传动系统动力学相关问题进行研究。在弧齿锥齿轮传动系统耦合振动、函时变啮合刚度的非线性振动、弧齿齿面接触分析以及车辆系统动力学响应等方面取得一些成果，论文的主要内容包括： (1)根据齿轮啮合原理，，在已有齿轮接触分析的基础上，采用矢量分析法，推导整体坐标系下共轭齿面方程，建立弧齿锥齿轮啮合齿轮三维模型。 (2)根据实际工况，简化齿轮副的边界和外载荷条件，建立三维有限元模型，基于abaqus进行有限元处理计算轮齿的综合啮合刚度。 (3)对弧齿锥齿轮传动系统进行几何结构分析和力学分析，建立齿轮系统的多自由度弯曲-扭转-轴向移动-扭摆等耦合振动的三维空间动力学模型。 (4)在以上工作的基础上对车辆两个行驶方向的传动系统动力学计算结果作对比，并且对弧齿锥齿轮正向和反向啮合进行齿面接触分析。 (5)将齿轮动力学模型耦合于车辆系统的动力学模型之中，分析车辆系统的动力学性能。 通过对车辆系统弧齿锥齿轮传动系统的建模分析得到了传动系统非线性动力学和车辆系统动力学的响应，对车辆系统非线性动力学特性的研究具有的理论指导意义和实际工程应用价值。
【关键词】：车辆系统 传动系统 弧齿锥齿轮 非线性动力学
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U270.33;TH132.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 课题的来源及其研究意义9-10
• 1.2 国内外齿轮的系统动力学近况10-12
• 1.2.1 齿轮动力学研究现状10-11
• 1.2.2 轮齿非线性研究概况11-12
• 1.3 弧齿锥齿轮研究近况12-14
• 1.3.1 动力学方面12-14
• 1.3.2 弧齿在车辆系统中的应用14
• 1.4 车辆系统动力学研究近况14-17
• 1.4.1 车辆动力学研究简述14-16
• 1.4.2 牵引传动技术进展16-17
• 1.5 本文的研究内容17-19
• 2 弧齿锥齿轮建模及原理19-31
• 2.1 齿面方程的建立19-28
• 2.1.1 齿面啮合定理19-20
• 2.1.2 大齿的齿面接触点几何特性参数20-25
• 2.1.3 小齿的齿面接触点几何特征参数25-27
• 2.1.4 轮齿接触点的共轭条件27-28
• 2.2 弧齿锥齿轮模型的建立28-30
• 2.2.1 齿轮几何模型的建立28
• 2.2.2 弧齿锥齿轮模型的有限元处理28-30
• 2.3 本章小结30-31
• 3 弧齿锥齿轮系统的振动分析31-45
• 3.1 弧齿锥齿轮耦合振动模型的建立31-34
• 3.1.1 齿轮系统振动分析模型31-32
• 3.1.2 弧齿锥齿轮动力学方程32-34
• 3.2 轮齿综合啮合刚度和综合啮合阻尼34-37
• 3.3 齿轮动力学方程求解及数值仿真分析37-43
• 3.3.1 动力学方程求解37-38
• 3.3.2 计算结果及分析38-41
• 3.3.3 齿轮啮合力及分力41-43
• 3.4 本章小结43-45
• 4 基于车辆特征的传动系统对比分析45-53
• 4.1 弧齿锥齿轮传动系统齿面接触分析45-46
• 4.1.1 齿面接触分析原理45-46
• 4.1.2 基于车辆工况的齿面接触分析46
• 4.2 正反旋转时弧齿锥齿轮动力学对比分析46-51
• 4.2.1 逆向行驶时弧齿锥齿轮动力学相关计算46-48
• 4.2.2 正向和逆向啮合的动力学对比分析48-51
• 4.3 本章小结51-53
• 5 车辆系统多体动力学模型的建立及计算分析53-71
• 5.1 车辆系统动力学基本模型的建立53-58
• 5.1.1 模型的自由度53
• 5.1.2 车辆的动力学计算模型53-56
• 5.1.3 轨道的不平顺性56-57
• 5.1.4 轮轨接触几何非线性57-58
• 5.2 计算结果及分析58-70
• 5.2.1 动力学模型计算结果在时域分析58-64
• 5.2.2 动力学模型计算结果在频域分析64-70
• 5.3 本章小结70-71
• 6 全文总结与展望71-73
• 6.1 全文总结71-72
• 6.2 不足和对未来的展望72-73
• 致谢73-75
• 参考文献75-79
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

1 陈良玉,鄂中凯,郭星辉,王延忠;弧齿锥齿轮离心应力和变形[J];东北工学院学报;1993年06期

2 王辉,肖建;机车模糊粘着控制及其仿真研究[J];机车电传动;2002年03期

3 王建军，李润方;齿轮系统的转子耦合型振动[J];机械科学与技术;1996年02期

4 王三民,沈允文,董海军;含间隙和时变啮合刚度的弧齿锥齿轮传动系统非线性振动特性研究[J];机械工程学报;2003年02期

5 沈允文，李树庭，蔺天存;齿轮系统减振设计的结构灵敏度分析[J];机械工程学报;1996年05期

6 杨宏斌,高建平,方宗德,邓效忠,周彦伟;准双曲面齿轮非线性振动分析[J];汽车工程;2000年01期

7 王玉芳，童忠钫;齿轮的误差对啮合冲击的影响[J];振动与冲击;1994年02期

8 王建军,李润方;齿轮系统动力学的理论体系[J];中国机械工程;1998年12期

9 杨宏斌,邓效忠,高建平,方宗德;齿轮非线性振动研究综述[J];中国机械工程;1999年07期

  本文关键词：高速车辆弧齿锥齿轮传动特性的动力学分析，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：275734