CRH_2型动车组齿轮系统动力学特性分析

【摘要】：齿轮传动系统在机械传动中具有广泛的应用,对国内高速动车组的驱动系统而言,齿轮传动系统是其重要的组成部分。随着高速列车运营速度的提高,对齿轮性能的要求也随之提高,齿轮要满足高转速、大功率、轻质量和小体积的要求。齿轮在满足这些要求的同时也必须重视其安全性能,因此需要对齿轮系统动力学进行研究,分析高速列车齿轮系统的动态特性,这对齿轮系统的可靠性设计有重要的作用。本文以CRH2型动车组中驱动系统的齿轮传动系统为研究对象,在齿轮系统动力学的研究理论的基础上,采用集中参数法建立虑及多种非线性因素的齿轮系统动力学模型,即综合考虑轮齿时变啮合刚度、误差激励和齿侧间隙等非线性因素的斜齿轮传动弯—扭—轴—摆耦合振动分析模型,根据振动分析模型建立相应的动力学微分方程。并对齿轮系统中内部激励的重要参数之一轮齿啮合刚度的计算方法进行讨论和计算。运用三维建模软件Pro/e建立高速列车齿轮传动系统模型,并导入多体系统动力学仿真ADAMS软件中对其进行仿真分析。根据电机牵引性能曲线得到在不同运行速度120km/h、140km/h、160km/h、180km/h、190km/h、200km/h时齿轮的转速以及作用在轮对上的负载力矩,然后在ADAMS中输入数据进行仿真。从仿真结果中可以得知：齿轮在啮合过程中,由于轮齿啮合刚度的因素,轮齿间的啮合力在某一范围内波动并呈周期性变化,啮合力中含有动载成分；轮齿啮合力中的动载成分并不仅与轮齿啮合刚度有关系,它与齿轮系统的外部激励也有一定的联系。在电机输入转矩一定,随着齿面摩擦系数的增大,齿轮系统的动态啮合力基本保持不变。采用ANSYS与ADAMS联合仿真,建立高速列车齿轮传动系统的刚柔耦合模型,在ADAMS中对齿轮进行模态分析得到齿轮的固有特性：固有频率和振型,为驱动系统的参数选取提供理论数据。