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1、国内图书分类号：U272.1密级：公开国际图书分类号：629西南交通大学硕士研究生学位论文机车齿轮传动系统弯扭耦合非线性动力学分析年级二零一五级姓名张捷申请学位级别工程硕士专业机械工程指导老师王俊国副教授二零一八年五月七日ClassifiedIndex：U272.1U.D.C：629SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisNONLINEARDYNAMICANALYSISOFBENDING-TORSIONCOUPLEDOFLOCOMOTIVEGEARTRANSMISSIONSYSTEMGrade:2015C
2、andidate:ZhangJieAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:MechanicalEngineeringSupervisor:AssociateProf.WangJunguoMay.7,2018∷∷∷。西南交通大学∷∷∷∷∷∷∷∷∷∷∷∷学位论文版权使用授权书∷∷∷∷∷∷∷∷∷∷未筚位论文柞著莞全宁q,+单棱肴夹葆垂、徒角李位论攵的规走∴向意孪∷校徕留卉向国家宥∷关部闸或机构送交论文的复印件和电子版,允许论吝碑耷闲和借阋0∶本八撰∷菽击缶麦适矢喜奇苡滋永论文如銮孰巅巅芬呙甚
3、骁大查夹薮锸连妊存磕丢:∷奇苡粜扇影印1缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。∷∷∷∷本∷学位论文属于I,保密山,在年解密后适用本授权书;∷∷9,∷示葆垂“∷链用永渡枝书:∷∷(请在以上方框内打“V’9)∷∶∷咖猕炜醉:耘猿
4、∷∷∷∷∷∷∷白崩:∷切I8∷s,丬臼明∴f∷刁∷∷'呼西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下:∷(1)本文采用较为精确的Weber能量法来计算时变啮合刚度,通过对不同转速下的单双齿啮合曲线进行分段拟合,并分析其最小绝对残余误差,然后把最终拟合后的方程带入模型方程中,从而得到更为准确
5、的结果。(2)建立动力学模型的微分方程,分别讨论主动齿轮转速、支撑刚度1支撑阻尼和侧隙对整个模型系统振动特征的影响,而且详细分析了不同的数值区间对系统不同的影响,并由此对齿轮系统的加工、设计、安装以及选材提出了建议。(3)分析了齿对在运行中的啮合力,并由此得出系统只有处于稳定的单周期其对应的啮合力才是处于稳定的;同时得出了侧隙对啮合力影响较小的结论。分析了周期性激振源的轨道不平顺幅值对系统竖向位移的影响,发现了系统竖向位移随着不平顺幅值的增太而导致振动状态加剧的现象。分析了蠕滑速度对系统的影响,得出了蠕滑速度对系统振动特性影响较小的结论。(4)结合Flo
6、quet理论分别探讨了转速、刚度、阻尼以及侧隙对系统稳态特征的影响。由此发现了三种分岔的临界点。本人郑重声明:所呈交的学位论文,是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果Q除文中己经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中作了明确说明。本人完全葸识到本声明的法律结果由本人承担。∴学位论文作著签名:刁矢抒廴日甲:叼男。冫J∷亻西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要随着机车车辆运行速度的持续提升、轴重的增加以及人们对乘坐舒适度要求的不断提高，车辆动力学问题变得越来越重要。机车齿轮
7、传动系统作为驱动装置的重要元件，用来传递牵引电机输出的扭矩，具有传动效率高、工作可靠、传动平稳、寿命长等独到之处。但是由于机车一直保持着高速重载的运行，齿轮系统因为其是一个复杂的弹性系统，所以在内、外激励下将会发生振动。因此为了保证机车在运行过程中的安全、稳定以及可靠性，研究机车齿轮传动系统的非线性动力学问题变得至关重要。本文针对机车齿轮传动系统作为研究对象，建立了五自由度的弯扭耦合非线性动力学模型。采用变步长龙格库塔数值分析方法对模型方程进行求解。利用时域响应图、相图、Poincaré图、频谱图、分岔图、Lyapunov指数图等非线性理论对传动系统中的
8、齿轮转速、支撑刚度、支撑阻尼、齿侧间隙等敏感参数进行研究。结果表明，系统的振动特性随着敏感参数的改变呈现出周期一、周期二、多周期、拟周期、混沌、极限环等一种或者几种运动特征，其中主动齿轮的转速和支撑刚度对于系统振动特征的影响较大，而支撑阻尼和齿侧间隙的影响相对较小分析齿轮对啮合期间的啮合刚度时，本文采用材料力学中的Weber能量法进行计算，然后通过判定最小绝对残余误差来对分段函数进行拟合，进而得到较为准确的时变啮合刚度方程。通过分析齿侧间隙以及齿轮转速对动态啮合力、最大动态啮合力、平均动态啮合力的分析可知，要保证齿轮啮合力的稳定，系统必须处于稳定的单周期
9、；而侧隙的变化对啮合力的影响相对来说较小。引起车辆振动的激振源有多种，本文通过分
