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    开题报告PPT-重型轨道车齿轮传动系统动态特性研究.ppt

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    开题报告PPT-重型轨道车齿轮传动系统动态特性研究.ppt

    ,重型轨道车齿轮传动系统动态特性研究,指导老师聂松辉教授 报 告 人罗鑫鑫 学 号201230071583,开 题 报 告,国内外研究现状,研究内容及目标,技术路线及难点,研究进程及计划,内容提要,一 课题研究背景及意义,我国铁路交通发展迅速,近几年国家极力加大铁路建设方面的投入。2009年,我国将实施6000亿元的铁路建设计划。 2006年我国在铁路建设全年完成投资1553亿元,完成新线铺轨1040公里、复线铺轨997公里,投产新线1605公里、复线705公里、电气化铁路3960公里。到“十一五”末的2010年,铁路运营里程将由2005年的7.5万公里增加到9.2万公里以上,发达完善的铁路网初具规模。到2020年,铁路运营里程将达到10万公里。 铁路交通的发展要求其相应配套设施也要有相应发展。,课题研究背景及意义,一 课题研究背景及意义,铁路运营里程数不断的增加,高速铁路的不断新建,不仅会促进整个国民经济的发展,而且也让我们看到轨道施工车辆将会有很大的发展空间。 轨道车主要是施工及检查用的。主要用于铁路设备维修、大修、基建等施工部门执行任务的主要运输工具。轨道车分重型和轻型两种,能由搭乘人员随时撤出线路的,称为轻型轨道车;不能由搭乘人员随时撤出线路的,称为重型轨道车。 随着铁路事业的发展,尤其今年来电气化铁路的快速发展,轨道车辆作为专用运输和铁路养护设备逐渐成为铁路工务,工程施工,机务牵引供电及其他建设养护部门不可替代的设备。同时也被厂矿企业和一些铁路车站用在小型调车作业。轨道车已经从当初的牵引运输功能单一的产品发展,一 课题研究背景和意义,成为工程施工牵引,专业施工,专业检测检察,专业养护的多功能系列产品。,一 课题研究背景和意义,1.3.1轨道车概述 轨道车是自轮运转特种设备,即自带驱动装置。通常装机功率在736千瓦以下,能在铁路线路上运行和牵引,作业的专用小型内燃机车。他是伴随着铁路发展应运而生的铁路运送和养护设备,主要用于铁路施工养护,材料机具和人员的运送以及其他特殊用途,成为铁路工务,工程,机务牵引供电及其他建设养护部门不可替代的设备。 1.3.1轨道车分类 按照轨道车作业的不同性能,作用和传动方式,可将轨道车分为以下几种类型 按运用的性质分类,根据轨道车的质量牵引力与功率及运用中是否按列车办理等运用性质可分为重型轨道车和,一 课题研究背景和意义,轻型轨道车,通常我们所说的轨道车是重型轨道车。 按传动类型分类,可分为机械传动轨道车,液力传动轨道车,液力-机械传动轨道车,电传动轨道车。 按轴列式分类,轴列式是机车,轨道车等行走部分的特征。轴式的表示方法有数字表示和字母表示法两种。轨道车按轴列分类有两轴轨道车,三轴轨道车和四轴轨道车。两轴轨道车是两轴驱动方式轨道车,两个轮均为动轮。三轴轨道车是两轴方式驱动并由一根辅助承重车轴的轨道车,常见与轨道起重吊车。四轴轨道车是指由两轴转向架方式构成的轨道车。分为两轴带动力型和双转向架四轴带动力型。我所研究的轨道架线车既是属于两轴式轨道车,由前后桥驱动。,一 课题研究背景和意义,按用途分类,主要有轨道车辆系列,电气化铁路施工、检测、维修设备系列和大中型养路机械系列等。具体说来主要有 1、轨道车系列,可牵引轨道平板车或通用车辆,适用于运输牵引,调车作业,区间通勤,指挥教授抢险和线路巡视办公等。 2、电气化作业车,具备轨道车运输牵引功能,主要用于电气化铁路接触网的架线,放线,检测,检修,日常维护和故障处理。我所研究的轨道架线车既是属于电气化作业车的类型。 3、轨道起重车,适用于电气化铁路立杆作业线路维修和沿线起重装卸作业。,一 课题研究背景和意义,4、接触网巡检车 5、钢轨探伤车 6、绝缘子清洗车,属于电气化铁路接触网绝缘日常维护车。,课题研究背景和意义,1.3.2轨道车的基本结构 轨道车一般由车体、车架、动力及传动系统、行走部、制动系统、电气系统和其他辅助功能部分组成。我要研究的是车架的设计。 车体、车架为司乘人员提供工作场所,满足动力,辅助,缓冲等各种装置的安装,可分为非承载式车体车架,承载式车体车架。目前大多数轨道车都采用承载式车体车架,具有较强的刚度和抗变形能力。 动力与传动系统由发动机,机械传动系统,液力传动系统,传动轴总成,车轴齿轮箱,辅助动力箱传动等组成。 走行部承受上部重量,将传统系统动力传递到轮对转变为轨道车的牵引力和速度。,二 国内外研究,二 国内外研究,转子弯扭耦合振动的研究,黄典贵 等人通过力学分析,列出不平衡转子的弯扭耦合非线性运动微分方程,应用Wilson-0法对方程进行求解,研究结果表明在轴系的扭转振动固有频率较小且转子的回转半径较小时,扭转振动对转子的弯曲振动会产生一定的影响和耦合,弯曲振动也会对扭转振动产生一定的影响与耦合当转子存在裂纹或发生碰摩时,可预见由于扭转力矩的存在,弯扭耦合作用将会得到加强,CZ.Broniarek 研究了非线性转子弯扭耦合振动动力学不稳定性问题,研究结果表明转子的临界状态包括转子不平衡质量惯性力引起的弯扭振荡,转子扭转振动与弯曲振动之间形成了参数激励。,二 国内外研究,齿轮-转子-轴承系统动力学研究,近年来,人们对直齿圆柱齿轮传动转子系统的研究逐渐成熟,并在圆锥齿轮传动转子系统的弯扭耦合振动理论及分析上取得可喜的进展。其中,方宗德和高平口61早在1994年就建立了直齿圆锥齿轮的振动数学模型,采用付立叶级数求解系统的参变运动微分方程,得到系统的振动响应和动态特性。,Yamada等在研究船用齿轮传动系统时,采用三自由度弯扭耦合模型,发现齿轮转子的扭转刚度对系统稳定性影响较大。越来越多的学者开始用弯扭耦合模型来研究齿轮转子系统的动态特性。研究的对象也从两根齿轮轴发展到多根齿轮轴传动系统。研究的结果表明齿轮转子一轴承系统的弯曲振动与扭转振动相互耦合;转子通过齿轮啮合耦合在一起之后,其弯扭耦合振动固有频率和振型将发生变化。原因是齿轮的啮合作用是系统的横向弯曲振动自由度与扭转振动自由度耦合在一起,使系统的动力学特性发生了改变,二 国内外研究,齿轮一转子轴承系统非线性动力学研究,王立华等对具有齿侧间隙和时变啮合刚度耦合的齿轮副扭转振动进行了研究,结果表明齿轮系统往复运转时,齿侧间隙与时变啮合刚度会产生耦合作用,并使齿轮系统表现出明显的非线性特性;内部激励频率、啮合刚度幅值、初始条件、阻尼比对系统的动态特性影响很大,各参数的变化使系统的响应出现谐周期解、非谐周期解和混沌解。,H.N.0zGUVEN 建立了一个考虑时变啮合刚度的6自由度非线性半正定直齿轮转子模型,这个模型考虑了时变啮合刚度、阻尼、运动中轮齿的脱离、齿侧间隙、单面或双面冲击、各种齿轮误差和齿廓修正等因素都考虑了,通过‘静态传递误差’计算内部激励引起的响应。,三、研究目标及内容,,研究目标,从理论上对重型轨道车齿轮传动系统动力学特性进行研究,更加全面的掌握该齿轮系统运转过程的动力特性,为国产重型轨道车齿轮箱的结构设计及改善动态性能提供参考。,研究目标,三、研究内容,,,,结构选型设计从车轴齿轮箱结构、锥齿轮转速、锥齿轮扭矩、系统传动的平稳性等方面阐述了120Km/h重型轨道车轴齿轮箱的选型。,参数设计 满足功率,传动比和强度要求,依据设计准则和实际条件,设计合理的参数。,三、研究内容,,,,动力学模型建立应用集中参数法建立一种计及时变啮合刚度,齿侧间隙,传动误差的二级圆柱齿轮和圆锥齿轮的传动系统齿轮-转子-轴承-发电机-轮对的弯-扭耦合动力学模型模型。,求解和动态特性分析采用四阶Runge-Kutta法进行求解,并对结果进行分析,得到关于齿轮动力特性的影响规律。,三、研究内容,,,,传动系统三维建模由使用Pro/E软件进行三维实体建模,完成整机的装配并为分析做必要的简化,进行干涉检查;完成刚体的定义,MARKER点的建立,约束副的创建等,为导入ADAMS做准备,ADAMS仿真三维模型导入软件,定义属性、约束和驱动等,建立多体刚柔耦合动力学仿真模型并进行分析,验证动力学模型的正确性。,三、研究内容,,,,可靠性分析系统分析,考虑相关性,确定系统零件可靠性,计算系统,四、技术路线及难点,四、技术路线及难点,参数设计,动态分析,ADAMS仿真,可靠性分析,,,,,A 结构选型 B 参数设计 C SolidWorks 建模并干涉检查,,,A 动力学建模 B 无量纲化 C 数值求解 D 特性分析,,,A 导入ADAMS求解 B 分析动态特性,,,A 系统分析 B 考虑相关性 C 确定系统零件可靠性,,五 关键点和难点,六、研究进程,完成的任务,确定研究方向 大量浏览文献 确定研究课题 收集和整理相关文献,待完成的任务,动力学模型的建立和求解并分析(小论文) 动力学仿真 可靠性分析,论文结构确定 参数设计完成 动力学模型思路清晰,六、研究进程,[1]李润方,王建军.齿轮系统动力学振动、冲击、噪声[M].北京科学出版社,1997. [1] 胡海岩. 应用非线性动力学[M].航空工业出版社,2000. [1]马 辉 ,王奇斌 ,黄 婧,张义民.考虑几何偏心的斜齿轮耦合转子系统振动响应分析[J].航空动力学报. 2013116-09. [1]魏静,孙清朝,孙伟.高速机车牵引齿轮传动系统动态特性及非线性因素影响研究[J].振动与冲击.2012 [1]林江,楼建勇.斜齿圆柱齿轮传动系统动力学模型及动特性试验研究, [J].机械工程学报。2003 [1]建军,李其汉,李润方.齿轮系统非线性振动研究进展[J].力学进展,2005,3513751. [1]王立华,李润方,林腾蛟,等.斜齿圆柱齿轮传动系统耦合振动分析口].机械设计与研究,2002,185,参考文献,湘潭大学机械工程学院,谢谢 恳请各位老师提出宝贵意见,

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