应用齿式联轴器的高速动车驱动系统动态特征研究

批准号:
51205324
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
姚远
依托单位:
学科分类:
E0503.机械动力学
结题年份:
2015
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
毕鑫、刘旭、勾洪浩、王丽娜、张俊
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中文摘要
鼓形齿联轴器连接架悬电机与齿轮箱,将电机扭矩传递给齿轮箱从而驱动轮对,是高速动车组、地铁及轻轨动力转向架普遍采用的一种结构方式。利用鼓形齿联轴器补偿电机与齿轮箱间的相对运动。由于轮轨系统的激励,联轴器振动幅度较大,浮动式内齿套在高速旋转时受到离心力和陀螺力作用,动态不对中联轴器具有复杂的振动特征。动车驱动系统结构振动具有外载荷随机振动及内部激励双重特性。首先利用数学方法求解鼓形齿啮合关系,其次建立联轴器内齿套6自由度的转子动力学分析模型,研究高速旋转联轴器受随机载荷、离心力和陀螺力的影响规律,分析联轴器振动频率与旋转速度及激扰频率的相互关系,探明其各频段振动的产生根源。最后,利用多体动力学软件SIMPACK建立具有鼓形齿联轴器驱动系统的高速动车动力学模型,数值仿真动车驱动系统结构振动及整车动力学特征,分析高速旋转鼓形齿联轴器对动车驱动系统影响的振动规律,解决驱动系统的参数匹配问题。
英文摘要
The application of a gear coupling to connect the frame-mounted motor and the gearbox for driving of the wheel-set is a type of transmission, what has been used in the power bogie of high-speed EMU, subway and light rail vehicle widely. The gear coupling compensates the relative motion between the motor and gear box. Due to the irregularity of rail, the coupling vibration amplitude is large. With the action of centrifugal and gyroscopic forces, the floating internal tooth hub of coupling has complex vibration characteristics when running at high speed. The vibration of driving system with the dual characteristics, as the random vibration of the external load and the inherent vibration. At first, the crown gear meshing relationships are calculated with the mathematical methods. Then the coupling rotor dynamics model with 6 degrees of freedom of the internal tooth hub is established, to investigate the effect of the random loads and the forces of centrifugal and gyroscopic on the vibration of coupling. Analyzing the relationship between the vibration frequencies of coupling and the rotation speed to clear the vibration causes of different frequency band. Finally, the use of multi-body-dynamics software SIMPACK to establish the dynamic model of a high-speed EMU including the driving system with gear coupling. The dynamic characteristics of the whole vehicle and driving system are simulated to analyze the effect of the gear coupling vibration to the driving system and to solve the parameters matching of driving system.
本项目以应用齿轴联轴器的高速车辆驱动系统动力学为研究背景。由于轮轨系统的激励,联轴器振动幅度较大,浮动式内齿套在高速旋转时受到离心力和陀螺力作用,动态不对中联轴器具有复杂的振动特征。首先对鼓形齿齿面啮合数学建模方法进行研究,对齿面啮合分析采用两种数学建模方式,并采用有限元方法进行对比。根据齿面齿哈计算方法,编程鼓形齿啮合及参数优化计算程序,实现对鼓形齿结构参数优化,分析鼓形齿啮合特征。根据利用数学方法求解鼓形齿啮合关系,建立联轴器内齿套6自由度的转子动力学分析模型,研究高速旋转联轴器受随机载荷、离心力和陀螺力的影响规律,分析联轴器振动频率与旋转速度及激扰频率的相互关系,探明其各频段振动的产生根源。利用多体动力学软件SIMPACK建立具有鼓形齿联轴器驱动系统的高速动车动力学模型,数值仿真动车驱动系统结构振动及整车动力学特征,分析高速旋转鼓形齿联轴器对动车驱动系统影响的振动规律,解决驱动系统的参数匹配问题。另外,项目对高速车辆驱动系统悬弹性悬挂机理进行了深入研究,提出基于动力吸振的驱动系统弹性悬挂理论。针对机车黏着极限态驱动系统动力学进行研究,提出机车黏滑振动理论,并据此优化机车驱动系统悬挂,以提高机车黏着性能。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
The active control of the lateral movement of a motor suspended under a high-speed locomotive
高速机车下悬挂电机横向运动的主动控制
DOI:10.1177/0954409715605138
发表时间:2016-08
期刊:Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part F-Journal of Rail and Rapid Transit
影响因子:2
作者:Yao Yuan;Zhang Xiaoxia;Liu Xu
通讯作者:Liu Xu
DOI:10.1080/00423114.2014.938664
发表时间:2014-09
期刊:Vehicle System Dynamics
影响因子:3.6
作者:Yao, Yuan;Zhang, Xiaoxia;Zhang, Hongjun
通讯作者:Zhang, Hongjun
The stability mechanism and its application to heavy-haul couplers with arc surface contact
圆弧面接触重载车钩稳定机构及其应用
DOI:10.1080/00423114.2013.801500
发表时间:2013-07
期刊:Vehicle System Dynamics
影响因子:3.6
作者:Yao, Yuan;Zhang, Xiao-xia;Zhang, Hong-jun;Luo, Shi-hui
通讯作者:Luo, Shi-hui
The stability and mechanical characteristics of heavy haul couplers with restoring bumpstop
带恢复缓冲装置的重载车钩的稳定性和机械特性
DOI:10.1080/00423114.2013.849352
发表时间:2014-01
期刊:Vehicle System Dynamics
影响因子:3.6
作者:Yuan Yao;Xu Liu;Hongjun Zhang;Shihui Luo
通讯作者:Shihui Luo
DOI:--
发表时间:2014
期刊:机械
影响因子:--
作者:钟文生;姚远
通讯作者:姚远
应用频变刚度抗蛇行减振器的高速列车自适应稳定性研究
- 批准号:52372403
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:49万元
- 批准年份:2023
- 负责人:姚远
- 依托单位:
基于构架振动控制的高速转向架横向稳定性理论与试验研究
- 批准号:51675443
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:63.0万元
- 批准年份:2016
- 负责人:姚远
- 依托单位:
国内基金
海外基金
