电力机车传动系统支撑结构有限元分析.pdf

《电力机车传动系统支撑结构有限元分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第32卷第5期大连交通大学学报V0i．32No．52011年10月JOURNALOFDALIANJIA0T0NGUNIVERSITY0ct．201l文章编号：1673—9590(2011)05—0042—05电力机车传动系统支撑结构有限元分析何卫东，王莹吉，鲍君华(大连交通大学机械工程学院，辽宁大连116028)摘要：利用有限元方法对机车传动系统支撑结构进行建模分析，从而得到机车牵引系统中电机轴及车轴的变形情况的方法．采用有限元软件对包括齿轮箱，电机壳体及电枢轴，抱轴箱和车轴，吊杆等机车传动系统支撑结构主要零件建模．根据机车的启动工况进行加载求解，得到电机轴及车轴的变形情况，为机车牵引齿轮的

2、齿向修形研究提供基础．关键词：机车传动系统；有限元；齿向修形文献标识码：A0引言机悬挂方式、电机前导或轮对前导等情况，以模拟机车在正常运行过程中的状态．得到车轴和电枢作为整个传动装置的核心部分，机车牵引齿轴变形量，从而能够得到牵引大小齿轮动态接触轮是使机车通过牵引电机电枢轴传递动力而使车的倾斜角，根据分析所得到的大小齿轮的倾斜角，轮转动的重要部件．机车牵引齿轮在实际啮合工就可以确定轮齿斜边和鼓形量，为机车牵引齿轮作时，其接触状态取决于车轴和电枢轴的变形的齿向修形的研究提供有效的数据基础．(电枢轴在小齿轮承载时发生的变形、车轴在静载荷——机车上部重量作用下的弯曲变形以及随1有限元建模工况而变化

3、的牵引力和附加动负荷作用下的弯曲牵引电机产生的转矩经电机轴上的小齿轮带变形等)、齿轮的变形(轮齿的变形、齿轮体的变动轮对上的大齿轮旋转，驱动车轮在钢轨上进行形等)、轴承间隙(轴承式牵引电机时抱轴承的间滚动，从而产生牵引力和电制动力．图1为某型电隙和电枢轴承的间隙，架支承式牵引电动机时齿力机车驱动装置结构简图．轮轴承的间隙和电枢轴承的间隙)、齿轮制造和安装误差(切齿误差、大小齿轮相对位置误差、跑和后误差减小量等)、齿轮和牵引电动机在转向架上的配置情况(单边或双边传动、牵引电机悬挂方式、电机前导或轮对前导等)以及运行工况和牵引力等因素．其中车轴和电枢轴的变形对啮合工作时接触状态的影响最大～j．本

4、文以模拟车轴和电枢轴变形为目的，采用有限元分析方法，综合考虑了包括齿轮箱，电机壳体，电枢轴装配模型，抱轴箱和车轴装配模型，吊图1传动系统整体布置图杆模型等整个机车传动系统结构零件，建立了机机车传动系统支撑结构包括：齿轮箱模型、电车牵引系统支撑结构有限元模型．并考虑牵引电机壳体及电枢轴装配模型、抱轴箱和车轴装配模收稿日期：2011—04—02基金项目：辽宁省教育厅高等学校科研计划资助项目(2009S014)；铁道部科技计划资助项目(2010J008一B)作者简介：何卫东(1967一)，男，教授，博士研究生，主要从事机械设计与传动的研究E-mail：hwdong@ajtu．edu．cn．第5期何

5、卫东，等：电力机车传动系统支撑结构有限元分析43型．为模拟电机的悬挂方式，采用吊杆结构的模2分析条件拟．根据图纸建立吊杆的有限元模型，并按照装配2．1载荷条件位置关系进行模型装配和约束设置．根据牵引齿轮传动系统计算所得的几何尺定义单元类型为Solid186二十节点六面体单寸，在模型中的主动齿轮分度圆齿宽中点的对应元，求解规模为：①齿轮箱模型：共生成空间块体位置定义集中质量单元进行齿轮啮合力的施加，单元总数为52991，结点总数为26356．并将上下并根据具体的前后导面对应的加载方向进行加箱体结合面上的节点和对应单元进行耦合设置，载，具体啮合力的大小见表1所示．电机整体自重将分离的两部分单元进

6、行刚性联接；②电机壳体2763kg，其中电机壳体(包括端盖和尾盖)根据工及电机轴装配模型：共生成空间块体单元总数为厂提供的装配模型在Pro／E软件中测量计算得其200904，结点总数为418704；③抱轴箱和车轴装自重为1726kg4J．在传动系统工作过程中，电机配模型：共生成空间块体单元总数为52172，结点的自重和加速度将产生很大的惯性力，这些载荷总数为166804．都将以加速度的加载方式在有限元软件中进行设依据设计资料确定齿轮传动系统及其支撑结置．具体方法：设置电机壳体有限元模型的质量属构的具体尺寸和装配关系，对以建立的有限元模性由软件系统自动计算其上的质量惯性力的大型，并进行有限元模

7、型装配．模型装配过程中，必小，并将表1中各坐标方向的加速度施加到模型须注意装配模型的各种实体对象和属性参数编号中．对于电机轴及其转子的自重和惯性力的施加，的冲突，避免发生重用编号等问题J．图2为传动由于有限元模型的建立过程中并未考虑转子，所系统模型三维总装图．以无法用质量属性进行惯性力加载，因此，在这部分惯性力的处理上直接将惯性力和重力折算成均布力加于电机轴模型的对应节点上．最后，将表1中齿轮副啮合力加载到电