開題報告ppt-重型軌道車齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)特性研究

1、,重型軌道車齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)特性研究,指導(dǎo)老師：聶松輝(教授) 報 告 人：羅鑫鑫 學(xué) 號：201230071583,開 題 報 告,國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,研究內(nèi)容及目標(biāo),技術(shù)路線及難點,研究進程及計劃,內(nèi)容提要,一 課題研究背景及意義,我國鐵路交通發(fā)展迅速，近幾年國家極力加大鐵路建設(shè)方面的投入。2009年，我國將實施6000億元的鐵路建設(shè)計劃。 200

2、6年我國在鐵路建設(shè)全年完成投資1553億元，完成新線鋪軌1040公里、復(fù)線鋪軌997公里，投產(chǎn)新線1605公里、復(fù)線705公里、電氣化鐵路3960公里。到“十一五”末的2010年，鐵路運營里程將由2005年的7.5萬公里增加到9.2萬公里以上，發(fā)達完善的鐵路網(wǎng)初具規(guī)模。到2020年，鐵路運營里程將達到10萬公里。鐵路交通的發(fā)展要求其相應(yīng)配套設(shè)施也要有相應(yīng)發(fā)展。,課題研究背景及意義,一 課題研究背景及意義,鐵路運營里程數(shù)不斷的增加，高速

3、鐵路的不斷新建，不僅會促進整個國民經(jīng)濟的發(fā)展，而且也讓我們看到軌道施工車輛將會有很大的發(fā)展空間。 軌道車主要是施工及檢查用的。主要用于鐵路設(shè)備維修、大修、基建等施工部門執(zhí)行任務(wù)的主要運輸工具。軌道車分重型和輕型兩種，能由搭乘人員隨時撤出線路的，稱為輕型軌道車；不能由搭乘人員隨時撤出線路的，稱為重型軌道車。 隨著鐵路事業(yè)的發(fā)展，尤其今年來電氣化鐵路的快速發(fā)展，軌道車輛作為專用運輸和鐵路養(yǎng)護設(shè)備逐漸成為鐵路工務(wù)，工程施工，機務(wù)牽引供

4、電及其他建設(shè)養(yǎng)護部門不可替代的設(shè)備。同時也被廠礦企業(yè)和一些鐵路車站用在小型調(diào)車作業(yè)。軌道車已經(jīng)從當(dāng)初的牽引運輸功能單一的產(chǎn)品發(fā)展,一 課題研究背景和意義,成為工程施工牽引，專業(yè)施工，專業(yè)檢測檢察，專業(yè)養(yǎng)護的多功能系列產(chǎn)品。,一 課題研究背景和意義,1.3.1軌道車概述軌道車是自輪運轉(zhuǎn)特種設(shè)備，即自帶驅(qū)動裝置。通常裝機功率在736千瓦以下，能在鐵路線路上運行和牽引，作業(yè)的專用小型內(nèi)燃機車。他是伴隨著鐵路發(fā)展應(yīng)運而生的鐵路運送和養(yǎng)護

5、設(shè)備，主要用于鐵路施工養(yǎng)護，材料機具和人員的運送以及其他特殊用途，成為鐵路工務(wù)，工程，機務(wù)牽引供電及其他建設(shè)養(yǎng)護部門不可替代的設(shè)備。1.3.1軌道車分類按照軌道車作業(yè)的不同性能，作用和傳動方式，可將軌道車分為以下幾種類型：按運用的性質(zhì)分類，根據(jù)軌道車的質(zhì)量牽引力與功率及運用中是否按列車辦理等運用性質(zhì)可分為重型軌道車和,一 課題研究背景和意義,輕型軌道車，通常我們所說的軌道車是重型軌道車。按傳動類型分類，可分為機械傳動軌道車，液

6、力傳動軌道車，液力-機械傳動軌道車，電傳動軌道車。按軸列式分類，軸列式是機車，軌道車等行走部分的特征。軸式的表示方法有數(shù)字表示和字母表示法兩種。軌道車按軸列分類有兩軸軌道車，三軸軌道車和四軸軌道車。兩軸軌道車是兩軸驅(qū)動方式軌道車，兩個輪均為動輪。三軸軌道車是兩軸方式驅(qū)動并由一根輔助承重車軸的軌道車，常見與軌道起重吊車。四軸軌道車是指由兩軸轉(zhuǎn)向架方式構(gòu)成的軌道車。分為兩軸帶動力型和雙轉(zhuǎn)向架四軸帶動力型。我所研究的軌道架線車既是屬于兩軸式

7、軌道車，由前后橋驅(qū)動。,一 課題研究背景和意義,按用途分類，主要有軌道車輛系列，電氣化鐵路施工、檢測、維修設(shè)備系列和大中型養(yǎng)路機械系列等。具體說來主要有：1、軌道車系列，可牽引軌道平板車或通用車輛，適用于運輸牽引，調(diào)車作業(yè)，區(qū)間通勤，指揮教授搶險和線路巡視辦公等。2、電氣化作業(yè)車，具備軌道車運輸牽引功能，主要用于電氣化鐵路接觸網(wǎng)的架線，放線，檢測，檢修，日常維護和故障處理。我所研究的軌道架線車既是屬于電氣化作業(yè)車的類型。3、軌

8、道起重車，適用于電氣化鐵路立桿作業(yè)線路維修和沿線起重裝卸作業(yè)。,一 課題研究背景和意義,4、接觸網(wǎng)巡檢車5、鋼軌探傷車6、絕緣子清洗車，屬于電氣化鐵路接觸網(wǎng)絕緣日常維護車。,課題研究背景和意義,1.3.2軌道車的基本結(jié)構(gòu)軌道車一般由車體、車架、動力及傳動系統(tǒng)、行走部、制動系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和其他輔助功能部分組成。我要研究的是車架的設(shè)計。車體、車架：為司乘人員提供工作場所，滿足動力，輔助，緩沖等各種裝置的安裝，可分為非承載式車體車

9、架，承載式車體車架。目前大多數(shù)軌道車都采用承載式車體車架，具有較強的剛度和抗變形能力。動力與傳動系統(tǒng)：由發(fā)動機，機械傳動系統(tǒng)，液力傳動系統(tǒng)，傳動軸總成，車軸齒輪箱，輔助動力箱傳動等組成。走行部：承受上部重量，將傳統(tǒng)系統(tǒng)動力傳遞到輪對轉(zhuǎn)變?yōu)檐壍儡嚨臓恳退俣取?二 國內(nèi)外研究,二 國內(nèi)外研究,轉(zhuǎn)子彎扭耦合振動的研究,黃典貴 等人通過力學(xué)分析，列出不平衡轉(zhuǎn)子的彎扭耦合非線性運動微分方程，應(yīng)用Wilson-0法對方程進行求解，研究

10、結(jié)果表明：在軸系的扭轉(zhuǎn)振動固有頻率較小且轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)半徑較小時，扭轉(zhuǎn)振動對轉(zhuǎn)子的彎曲振動會產(chǎn)生一定的影響和耦合，彎曲振動也會對扭轉(zhuǎn)振動產(chǎn)生一定的影響與耦合：當(dāng)轉(zhuǎn)子存在裂紋或發(fā)生碰摩時，可預(yù)見由于扭轉(zhuǎn)力矩的存在，彎扭耦合作用將會得到加強,CZ．Broniarek 研究了非線性轉(zhuǎn)子彎扭耦合振動動力學(xué)不穩(wěn)定性問題，研究結(jié)果表明：轉(zhuǎn)子的臨界狀態(tài)包括轉(zhuǎn)子不平衡質(zhì)量慣性力引起的彎扭振蕩，轉(zhuǎn)子扭轉(zhuǎn)振動與彎曲振動之間形成了參數(shù)激勵。,二 國內(nèi)外研究,齒

11、輪-轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)動力學(xué)研究,近年來，人們對直齒圓柱齒輪傳動轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的研究逐漸成熟，并在圓錐齒輪傳動轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的彎扭耦合振動理論及分析上取得可喜的進展。其中，方宗德和高平口61早在1994年就建立了直齒圓錐齒輪的振動數(shù)學(xué)模型，采用付立葉級數(shù)求解系統(tǒng)的參變運動微分方程，得到系統(tǒng)的振動響應(yīng)和動態(tài)特性。,Yamada等在研究船用齒輪傳動系統(tǒng)時，采用三自由度彎扭耦合模型，發(fā)現(xiàn)齒輪轉(zhuǎn)子的扭轉(zhuǎn)剛度對系統(tǒng)穩(wěn)定性影響較大。越來越多的學(xué)者開始用彎扭耦合模型

12、來研究齒輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動態(tài)特性。研究的對象也從兩根齒輪軸發(fā)展到多根齒輪軸傳動系統(tǒng)。研究的結(jié)果表明：齒輪轉(zhuǎn)子一軸承系統(tǒng)的彎曲振動與扭轉(zhuǎn)振動相互耦合；轉(zhuǎn)子通過齒輪嚙合耦合在一起之后，其彎扭耦合振動固有頻率和振型將發(fā)生變化。原因是齒輪的嚙合作用是系統(tǒng)的橫向彎曲振動自由度與扭轉(zhuǎn)振動自由度耦合在一起，使系統(tǒng)的動力學(xué)特性發(fā)生了改變,二 國內(nèi)外研究,齒輪一轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)非線性動力學(xué)研究,王立華等對具有齒側(cè)間隙和時變嚙合剛度耦合的齒輪副扭轉(zhuǎn)振動進行了

13、研究，結(jié)果表明：齒輪系統(tǒng)往復(fù)運轉(zhuǎn)時，齒側(cè)間隙與時變嚙合剛度會產(chǎn)生耦合作用，并使齒輪系統(tǒng)表現(xiàn)出明顯的非線性特性；內(nèi)部激勵頻率、嚙合剛度幅值、初始條件、阻尼比對系統(tǒng)的動態(tài)特性影響很大，各參數(shù)的變化使系統(tǒng)的響應(yīng)出現(xiàn)諧周期解、非諧周期解和混沌解。,H．N．0zGUVEN 建立了一個考慮時變嚙合剛度的6自由度非線性半正定直齒輪轉(zhuǎn)子模型，這個模型考慮了時變嚙合剛度、阻尼、運動中輪齒的脫離、齒側(cè)間隙、單面或雙面沖擊、各種齒輪誤差和齒廓修正等因素都考慮

14、了，通過‘靜態(tài)傳遞誤差’計算內(nèi)部激勵引起的響應(yīng)。,三、研究目標(biāo)及內(nèi)容,,研究目標(biāo),從理論上對重型軌道車齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)特性進行研究，更加全面的掌握該齒輪系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程的動力特性，為國產(chǎn)重型軌道車齒輪箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計及改善動態(tài)性能提供參考。,研究目標(biāo),三、研究內(nèi)容,,,,結(jié)構(gòu)選型設(shè)計：從車軸齒輪箱結(jié)構(gòu)、錐齒輪轉(zhuǎn)速、錐齒輪扭矩、系統(tǒng)傳動的平穩(wěn)性等方面闡述了120Km/h重型軌道車軸齒輪箱的選型。,參數(shù)設(shè)計： 滿足功率，傳動比和強度要求，依據(jù)設(shè)計

15、準(zhǔn)則和實際條件，設(shè)計合理的參數(shù)。,三、研究內(nèi)容,,,,動力學(xué)模型建立：應(yīng)用集中參數(shù)法建立一種計及時變嚙合剛度，齒側(cè)間隙，傳動誤差的二級圓柱齒輪和圓錐齒輪的傳動系統(tǒng)齒輪-轉(zhuǎn)子-軸承-發(fā)電機-輪對的彎-扭耦合動力學(xué)模型模型。,求解和動態(tài)特性分析：采用四階Runge-Kutta法進行求解，并對結(jié)果進行分析，得到關(guān)于齒輪動力特性的影響規(guī)律。,三、研究內(nèi)容,,,,傳動系統(tǒng)三維建模：由使用Pro/E軟件進行三維實體建模，完成整機的裝配并為分析做必要

16、的簡化，進行干涉檢查；完成剛體的定義，MARKER點的建立，約束副的創(chuàng)建等，為導(dǎo)入ADAMS做準(zhǔn)備,ADAMS仿真：三維模型導(dǎo)入軟件，定義屬性、約束和驅(qū)動等，建立多體剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)仿真模型并進行分析，驗證動力學(xué)模型的正確性。,三、研究內(nèi)容,,,,可靠性分析：系統(tǒng)分析，考慮相關(guān)性，確定系統(tǒng)零件可靠性，計算系統(tǒng),四、技術(shù)路線及難點,四、技術(shù)路線及難點,參數(shù)設(shè)計,動態(tài)分析,ADAMS仿真,可靠性分析,,,,,A 結(jié)構(gòu)選型B 參數(shù)設(shè)計

17、C SolidWorks 建模并干涉檢查,,,A 動力學(xué)建模 B 無量綱化 C 數(shù)值求解 D 特性分析,,,A 導(dǎo)入ADAMS求解 B 分析動態(tài)特性,,,A 系統(tǒng)分析 B 考慮相關(guān)性 C 確定系統(tǒng)零件可靠性,,五 關(guān)鍵點和難點,六、研究進程,完成的任務(wù),確定研究方向大量瀏覽文獻確定研究課題收集和整理相關(guān)文獻,待完成的任務(wù),動力學(xué)模型的建立和求解

18、并分析（小論文）動力學(xué)仿真可靠性分析,論文結(jié)構(gòu)確定參數(shù)設(shè)計完成動力學(xué)模型思路清晰,六、研究進程,[1]李潤方，王建軍.齒輪系統(tǒng)動力學(xué)——振動、沖擊、噪聲[M].北京：科學(xué)出版社，1997.[1] 胡海巖. 應(yīng)用非線性動力學(xué)[M].航空工業(yè)出版社，2000.[1]馬 輝 ，王奇斌 ，黃 婧，張義民.考慮幾何偏心的斜齒輪耦合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動響應(yīng)分析[J].航空動力學(xué)報. 2013(1):16-09.[1]魏靜,孫清朝,孫偉.高速機

19、車牽引齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)特性及非線性因素影響研究[J].振動與沖擊.2012[1]林江,樓建勇.斜齒圓柱齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)模型及動特性試驗研究, [J].機械工程學(xué)報。2003[1]建軍，李其漢，李潤方．齒輪系統(tǒng)非線性振動研究進展[J]．力學(xué)進展，2005，35(1)：37—51．[1]王立華，李潤方，林騰蛟，等．斜齒圓柱齒輪傳動系統(tǒng)耦合振動分析口]．機械設(shè)計與研究，2002，18(5)：,參考文獻,湘潭大學(xué)機械工程學(xué)院,謝謝