動車組齒輪傳動裝置強度分析及優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、齒輪傳動裝置是軌道列車動力傳動的關(guān)鍵設(shè)備，同時也是動車組傳動系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，對可靠性要求高，設(shè)計制造的難度大，與行車安全有著直接關(guān)系。本文以某廠研制的某型動車組齒輪傳動裝置為研究對象，主要研究了該型傳動裝置的三大重要部件：齒輪箱懸掛裝置—C型支架、齒輪系統(tǒng)和齒輪箱箱體。采用有限元方法及拓撲優(yōu)化的方法對傳動裝置進行強度分析、動態(tài)特性分析及優(yōu)化設(shè)計。
　　本文首先根據(jù)目前國內(nèi)外的有關(guān)齒輪傳動裝置的研究成果，確定了自己的研究方法及內(nèi)容

2、；然后對傳動裝置各重要部件進行了幾何建模及簡化處理。其次，先選取了C型支架作為研究對象，采用ANSYS Workbench軟件對C型支架進行有限元靜力學分析，得到了其各工況下的應力分布情況，強度評價結(jié)果表明C型支架滿足靜強度要求。緊接著根據(jù)修正的Goodman-Smith疲勞極限圖對 C型支架進行了疲勞強度評估，結(jié)果表明選取的疲勞校核點均在 Goodman疲勞極限圖包絡(luò)線內(nèi)，C型支架滿足疲勞強度的要求。最后研究了C型支架的輕量化設(shè)計，以

3、體積比最小為目標函數(shù)，在強度和剛度約束均滿足材料性能的條件下對C型支架進行了拓撲優(yōu)化設(shè)計，并對優(yōu)化后的C型支架進行了靜強度驗證，優(yōu)化后的C型支架不但剛度有了大幅提升，而且質(zhì)量比原結(jié)構(gòu)減輕了8.6％。隨后，研究了齒輪系統(tǒng)的靜態(tài)及動態(tài)特性，主要包括齒輪齒根彎曲強度分析，齒面接觸強度分析及齒輪瞬態(tài)動力學分析。對于齒根彎曲強度分析，本文取了小齒輪單齒模型進行有限元分析，根據(jù)相關(guān)文獻找出齒面最惡加載線的位置，然后進行分析。在做齒面接觸強度分析時，

4、采用啟動工況下的力矩對大小齒輪嚙合模型進行有限元分析。為了更好的了解齒輪系統(tǒng)在嚙合過程中的動態(tài)特性，將大小齒輪各取了四個齒進行了瞬態(tài)動力學分析，從而得出了齒輪嚙合過程中的應力變化曲線圖。最后，對齒輪箱箱體進行了研究，先對其進行了有限元靜力學分析，結(jié)果表明箱體的強度滿足TB/T3134-2013標準規(guī)定的要求。然后對其進行了模態(tài)分析，箱體前十階固有頻率均避開了可預知的內(nèi)部齒輪嚙合頻率，故箱體不易產(chǎn)生共振。為得到更優(yōu)的齒輪箱箱體結(jié)構(gòu)，從靜、