開(kāi)題報(bào)告ppt-重型軌道車(chē)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性研究

1、,重型軌道車(chē)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性研究,指導(dǎo)老師：聶松輝(教授) 報(bào) 告 人：羅鑫鑫 學(xué) 號(hào)：201230071583,開(kāi) 題 報(bào) 告,國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,研究?jī)?nèi)容及目標(biāo),技術(shù)路線(xiàn)及難點(diǎn),研究進(jìn)程及計(jì)劃,內(nèi)容提要,一 課題研究背景及意義,我國(guó)鐵路交通發(fā)展迅速，近幾年國(guó)家極力加大鐵路建設(shè)方面的投入。2009年，我國(guó)將實(shí)施6000億元的鐵路建設(shè)計(jì)劃。 200

2、6年我國(guó)在鐵路建設(shè)全年完成投資1553億元，完成新線(xiàn)鋪軌1040公里、復(fù)線(xiàn)鋪軌997公里，投產(chǎn)新線(xiàn)1605公里、復(fù)線(xiàn)705公里、電氣化鐵路3960公里。到“十一五”末的2010年，鐵路運(yùn)營(yíng)里程將由2005年的7.5萬(wàn)公里增加到9.2萬(wàn)公里以上，發(fā)達(dá)完善的鐵路網(wǎng)初具規(guī)模。到2020年，鐵路運(yùn)營(yíng)里程將達(dá)到10萬(wàn)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(yùn)營(yíng)里程數(shù)不斷的增加，高速

3、鐵路的不斷新建，不僅會(huì)促進(jìn)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，而且也讓我們看到軌道施工車(chē)輛將會(huì)有很大的發(fā)展空間。 軌道車(chē)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(mén)執(zhí)行任務(wù)的主要運(yùn)輸工具。軌道車(chē)分重型和輕型兩種，能由搭乘人員隨時(shí)撤出線(xiàn)路的，稱(chēng)為輕型軌道車(chē)；不能由搭乘人員隨時(shí)撤出線(xiàn)路的，稱(chēng)為重型軌道車(chē)。 隨著鐵路事業(yè)的發(fā)展，尤其今年來(lái)電氣化鐵路的快速發(fā)展，軌道車(chē)輛作為專(zhuān)用運(yùn)輸和鐵路養(yǎng)護(hù)設(shè)備逐漸成為鐵路工務(wù)，工程施工，機(jī)務(wù)牽引供

4、電及其他建設(shè)養(yǎng)護(hù)部門(mén)不可替代的設(shè)備。同時(shí)也被廠礦企業(yè)和一些鐵路車(chē)站用在小型調(diào)車(chē)作業(yè)。軌道車(chē)已經(jīng)從當(dāng)初的牽引運(yùn)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(zhuān)業(yè)施工，專(zhuān)業(yè)檢測(cè)檢察，專(zhuān)業(yè)養(yǎng)護(hù)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(chē)概述軌道車(chē)是自輪運(yùn)轉(zhuǎn)特種設(shè)備，即自帶驅(qū)動(dòng)裝置。通常裝機(jī)功率在736千瓦以下，能在鐵路線(xiàn)路上運(yùn)行和牽引，作業(yè)的專(zhuān)用小型內(nèi)燃機(jī)車(chē)。他是伴隨著鐵路發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的鐵路運(yùn)送和養(yǎng)護(hù)

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

6、力傳動(dòng)軌道車(chē)，液力-機(jī)械傳動(dòng)軌道車(chē)，電傳動(dòng)軌道車(chē)。按軸列式分類(lèi)，軸列式是機(jī)車(chē)，軌道車(chē)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(chē)按軸列分類(lèi)有兩軸軌道車(chē)，三軸軌道車(chē)和四軸軌道車(chē)。兩軸軌道車(chē)是兩軸驅(qū)動(dòng)方式軌道車(chē)，兩個(gè)輪均為動(dòng)輪。三軸軌道車(chē)是兩軸方式驅(qū)動(dòng)并由一根輔助承重車(chē)軸的軌道車(chē)，常見(jiàn)與軌道起重吊車(chē)。四軸軌道車(chē)是指由兩軸轉(zhuǎn)向架方式構(gòu)成的軌道車(chē)。分為兩軸帶動(dòng)力型和雙轉(zhuǎn)向架四軸帶動(dòng)力型。我所研究的軌道架線(xiàn)車(chē)既是屬于兩軸式

7、軌道車(chē)，由前后橋驅(qū)動(dòng)。,一 課題研究背景和意義,按用途分類(lèi)，主要有軌道車(chē)輛系列，電氣化鐵路施工、檢測(cè)、維修設(shè)備系列和大中型養(yǎng)路機(jī)械系列等。具體說(shuō)來(lái)主要有：1、軌道車(chē)系列，可牽引軌道平板車(chē)或通用車(chē)輛，適用于運(yùn)輸牽引，調(diào)車(chē)作業(yè)，區(qū)間通勤，指揮教授搶險(xiǎn)和線(xiàn)路巡視辦公等。2、電氣化作業(yè)車(chē)，具備軌道車(chē)運(yùn)輸牽引功能，主要用于電氣化鐵路接觸網(wǎng)的架線(xiàn)，放線(xiàn)，檢測(cè)，檢修，日常維護(hù)和故障處理。我所研究的軌道架線(xiàn)車(chē)既是屬于電氣化作業(yè)車(chē)的類(lèi)型。3、軌

8、道起重車(chē)，適用于電氣化鐵路立桿作業(yè)線(xiàn)路維修和沿線(xiàn)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(chē)5、鋼軌探傷車(chē)6、絕緣子清洗車(chē)，屬于電氣化鐵路接觸網(wǎng)絕緣日常維護(hù)車(chē)。,課題研究背景和意義,1.3.2軌道車(chē)的基本結(jié)構(gòu)軌道車(chē)一般由車(chē)體、車(chē)架、動(dòng)力及傳動(dòng)系統(tǒng)、行走部、制動(dòng)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(chē)架的設(shè)計(jì)。車(chē)體、車(chē)架：為司乘人員提供工作場(chǎng)所，滿(mǎn)足動(dòng)力，輔助，緩沖等各種裝置的安裝，可分為非承載式車(chē)體車(chē)

9、架，承載式車(chē)體車(chē)架。目前大多數(shù)軌道車(chē)都采用承載式車(chē)體車(chē)架，具有較強(qiáng)的剛度和抗變形能力。動(dòng)力與傳動(dòng)系統(tǒng)：由發(fā)動(dòng)機(jī)，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，液力傳動(dòng)系統(tǒng)，傳動(dòng)軸總成，車(chē)軸齒輪箱，輔助動(dòng)力箱傳動(dòng)等組成。走行部：承受上部重量，將傳統(tǒng)系統(tǒng)動(dòng)力傳遞到輪對(duì)轉(zhuǎn)變?yōu)檐壍儡?chē)的牽引力和速度。,二 國(guó)內(nèi)外研究,二 國(guó)內(nèi)外研究,轉(zhuǎn)子彎扭耦合振動(dòng)的研究,黃典貴 等人通過(guò)力學(xué)分析，列出不平衡轉(zhuǎn)子的彎扭耦合非線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)微分方程，應(yīng)用Wilson-0法對(duì)方程進(jìn)行求解，研究

10、結(jié)果表明：在軸系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)固有頻率較小且轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)半徑較小時(shí)，扭轉(zhuǎn)振動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)子的彎曲振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一定的影響和耦合，彎曲振動(dòng)也會(huì)對(duì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)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(shí)，可預(yù)見(jiàn)由于扭轉(zhuǎn)力矩的存在，彎扭耦合作用將會(huì)得到加強(qiáng),CZ．Broniarek 研究了非線(xiàn)性轉(zhuǎn)子彎扭耦合振動(dòng)動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定性問(wèn)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(dòng)與彎曲振動(dòng)之間形成了參數(shù)激勵(lì)。,二 國(guó)內(nèi)外研究,齒

11、輪-轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究,近年來(lái)，人們對(duì)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的研究逐漸成熟，并在圓錐齒輪傳動(dòng)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的彎扭耦合振動(dòng)理論及分析上取得可喜的進(jìn)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(dòng)數(shù)學(xué)模型，采用付立葉級(jí)數(shù)求解系統(tǒng)的參變運(yùn)動(dòng)微分方程，得到系統(tǒng)的振動(dòng)響應(yīng)和動(dòng)態(tài)特性。,Yamada等在研究船用齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，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(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性影響較大。越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始用彎扭耦合模型

12、來(lái)研究齒輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。研究的對(duì)象也從兩根齒輪軸發(fā)展到多根齒輪軸傳動(dòng)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(dòng)與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)相互耦合；轉(zhuǎn)子通過(guò)齒輪嚙合耦合在一起之后，其彎扭耦合振動(dòng)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(dòng)自由度與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)自由度耦合在一起，使系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性發(fā)生了改變,二 國(guó)內(nèi)外研究,齒輪一轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)研究,王立華等對(duì)具有齒側(cè)間隙和時(shí)變嚙合剛度耦合的齒輪副扭轉(zhuǎn)振動(dòng)進(jìn)行了

13、研究，結(jié)果表明：齒輪系統(tǒng)往復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，齒側(cè)間隙與時(shí)變嚙合剛度會(huì)產(chǎn)生耦合作用，并使齒輪系統(tǒng)表現(xiàn)出明顯的非線(xiàn)性特性；內(nèi)部激勵(lì)頻率、嚙合剛度幅值、初始條件、阻尼比對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)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(gè)考慮時(shí)變嚙合剛度的6自由度非線(xiàn)性半正定直齒輪轉(zhuǎn)子模型，這個(gè)模型考慮了時(shí)變嚙合剛度、阻尼、運(yùn)動(dòng)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(guò)‘靜態(tài)傳遞誤差’計(jì)算內(nèi)部激勵(lì)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(duì)重型軌道車(chē)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行研究，更加全面的掌握該齒輪系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程的動(dòng)力特性，為國(guó)產(chǎn)重型軌道車(chē)齒輪箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及改善動(dòng)態(tài)性能提供參考。,研究目標(biāo),三、研究?jī)?nèi)容,,,,結(jié)構(gòu)選型設(shè)計(jì)：從車(chē)軸齒輪箱結(jié)構(gòu)、錐齒輪轉(zhuǎn)速、錐齒輪扭矩、系統(tǒng)傳動(dòng)的平穩(wěn)性等方面闡述了120Km/h重型軌道車(chē)軸齒輪箱的選型。,參數(shù)設(shè)計(jì)： 滿(mǎn)足功率，傳動(dòng)比和強(qiáng)度要求，依據(jù)設(shè)計(jì)

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

16、的簡(jiǎn)化，進(jìn)行干涉檢查；完成剛體的定義，MARKER點(diǎn)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(dòng)等，建立多體剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)仿真模型并進(jìn)行分析，驗(yàn)證動(dòng)力學(xué)模型的正確性。,三、研究?jī)?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(jì)算系統(tǒng),四、技術(shù)路線(xiàn)及難點(diǎn),四、技術(shù)路線(xiàn)及難點(diǎn),參數(shù)設(shè)計(jì),動(dòng)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(jì)

17、C SolidWorks 建模并干涉檢查,,,A 動(dòng)力學(xué)建模 B 無(wú)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(dòng)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(diǎn)和難點(diǎn),六、研究進(jìn)程,完成的任務(wù),確定研究方向大量瀏覽文獻(xiàn)確定研究課題收集和整理相關(guān)文獻(xiàn),待完成的任務(wù),動(dòng)力學(xué)模型的建立和求解

18、并分析（小論文）動(dòng)力學(xué)仿真可靠性分析,論文結(jié)構(gòu)確定參數(shù)設(shè)計(jì)完成動(dòng)力學(xué)模型思路清晰,六、研究進(jìn)程,[1]李潤(rùn)方，王建軍.齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)——振動(dòng)、沖擊、噪聲[M].北京：科學(xué)出版社，1997.[1] 胡海巖. 應(yīng)用非線(xiàn)性動(dòng)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(dòng)響應(yīng)分析[J].航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2013(1):16-09.[1]魏靜,孫清朝,孫偉.高速機(jī)

19、車(chē)牽引齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性及非線(xiàn)性因素影響研究[J].振動(dòng)與沖擊.2012[1]林江,樓建勇.斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型及動(dòng)特性試驗(yàn)研究, [J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)。2003[1]建軍，李其漢，李潤(rùn)方．齒輪系統(tǒng)非線(xiàn)性振動(dòng)研究進(jìn)展[J]．力學(xué)進(jìn)展，2005，35(1)：37—51．[1]王立華，李潤(rùn)方，林騰蛟，等．斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)耦合振動(dòng)分析口]．機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，2002，18(5)：,參考文獻(xiàn),湘潭大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,謝謝