crh3高速动车组电机吊架振动及疲劳寿命影响因素研究

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1、学校代码：密级：公开如交乂攀硕士学位论文高速动车组电机吊架振动及疲劳寿命影响因素研究作者姓名张丽学科专业车辆工程指导教师任尊松教授培养院系机械与电子控制工程学院二零一五年三月辦交乂硕士学位论文高速动车组电机吊架振动及疲劳寿命影响因素研宄作者：张丽导师：任尊松北京交通大学年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学校可以为存在馆际合

2、作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。保密的学位论文在解密后适用本授权说明），学位论文作者签名：张月导师签名签字日期：年月午日签字日期：如年月令日学校代码：丨密级：公开北京交通大学硕士学位论文高速动车组电机吊架振动及疲劳寿命影响因素研宄作者姓名：张丽学号：导师姓名：任尊松称：教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：车辆工程研究方向：车辆系统动力学、结构强度及可靠性北京交通大学年月致谢本论文是在我的导师任尊松教授的悉心指导下顺利完成的。在确定课题研宄方向、拟定论文题目以及研宄工作的不断深入开展方面，任老师以其广博的学识、对科研领域的前瞻和把握以及循循善诱的指导

3、方式在论文研宄的方法和深度上给予我正确的引导。在研宄生学习期间，我从任老师那里不仅学到了与研宄课题相关的专业理论知识，对所研究的领域有了清晰的认识和了解，而且学会了如何以科学有效的方法进行学术研宄。在学术研究上，任老师总是严格要求每一位学生时刻给予我们适当的鼓励和鞭策。在任老师的悉心培养下，我具备了一个研宄生应有的学术素养—踏实严谨的科研态度、综合分析问题以及独立解决问题的能力。在师从任老师攻读硕士学位的两年多时间内，我在学术和人生上都收获良多，在此，我向我的导师任尊松教授致以最诚挚的感谢，感谢您一直以来给予我的指导和帮助！在我攻读硕士学位期间，李强老师、王文静老师、刘

4、志明老师、金新灿老师、杨广雪老师也对我论文研宄和实验室工作的顺利完成给予了很大的帮助。在此感谢结构强度检测实验室各位老师的关爱和照顾！在硕士学习期间，感谢杨光师兄、李玉怡、林国进、聂天琦等同学对我的支持和帮助。感谢车辆工程硕班的全体同学对我生活上的照顾及精神上的支持。最后，感谢一直以来支持我的家人和朋友们，是你们的关心和理解使我能够专心致志地完成我的学业，感谢你们！摘要摘要电机吊架是型高速动车组特有的重要部件，其疲劳强度和结构可靠性对列车运用安全具有十分重要的影响。但在实际运用过程中，由于诸多因素的影响，电机吊架的使用条件恶化，电机吊架上某些部位由于发生弹性振动致使其所

5、承受的动态载荷增大，可靠性评估结果表明其使用寿命不满足设计年限要求。本文结合有限元和刚柔耦合多体动力学方法，将电机吊架和构架做弹性化处理后，考虑齿轮啮合振动特性建立了两种如速模型：考虑齿轮传动系统的动力学模型和应用控制模块加速的动力学模型。首先通过设置多种工况仿真得到电机吊架的动力学仿真结果和大应力位置节点的应力时间历程，然后对仿真结果进行时域和频域分析研究曲线半径、行车速度及电机吊架的悬挂参数对电机吊架振动及动应力的影响，进而研宄它们对吊架疲劳损伤的影响。通过研宄得到下述结论：考虑齿轮啮合振动特性后，电机吊架的动载荷（加速度、动应力等）显著增大，其振动加剧。因此，在研

6、宄高速列车结构件振动问题或是在设计阶段通过计算动应力对结构进行疲劳可靠性评估时，除了将结构件考虑为弹性体外，还应当考虑齿轮传动系统的影响。随着曲线半径的减小、行车速度的提高，电机吊架的垂向振动增强，相比实际车辆吊架采用的悬挂参数，在满足车辆动力学性能的前提下，适当选择较小的悬挂参数有利于减小吊架垂向振动；各仿真工况下电机吊架的垂向振动除了受到幅值较大的频率成分的影响外，还存在小幅的高频局部共振。相同运行里程下，电机吊架上节点的等效应力幅值和损伤随着曲线半径的减小、行车速度的提高以及悬挂参数的增大而增大；在满足车辆系统安全运行动力学性能的前提下，弹性吊杆与电机吊架连接处的

7、橡胶衬套的径向刚度采用较小的值有利于减小电机吊架上大应力位置应力水平及损伤；对比吊架悬挂参数、车辆运行速度的计算结果可以看出，行车速度对电机吊架疲劳寿命的影响略大于曲线半径和悬挂参数。本文通过研究电机吊架线路试验疲劳寿命可靠性评估结果，考虑构架和电机吊架弹性以及齿轮啮合振动特性，通过数值计算分析了曲线半径、行车速度、吊架悬挂参数对电机吊架的垂向振动及疲劳损伤的影响，为深入研宄车辆结构件疲劳寿命影响因素和安全可靠性设计提供指导意见。关键词：电机吊架；刚柔耦合；振动；齿轮；动应力；疲劳损伤ABSTRACTABSTRACTMotor-hange