動(dòng)車組齒輪傳動(dòng)裝置強(qiáng)度分析及優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、齒輪傳動(dòng)裝置是軌道列車動(dòng)力傳動(dòng)的關(guān)鍵設(shè)備，同時(shí)也是動(dòng)車組傳動(dòng)系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，對(duì)可靠性要求高，設(shè)計(jì)制造的難度大，與行車安全有著直接關(guān)系。本文以某廠研制的某型動(dòng)車組齒輪傳動(dòng)裝置為研究對(duì)象，主要研究了該型傳動(dòng)裝置的三大重要部件：齒輪箱懸掛裝置—C型支架、齒輪系統(tǒng)和齒輪箱箱體。采用有限元方法及拓?fù)鋬?yōu)化的方法對(duì)傳動(dòng)裝置進(jìn)行強(qiáng)度分析、動(dòng)態(tài)特性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　本文首先根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外的有關(guān)齒輪傳動(dòng)裝置的研究成果，確定了自己的研究方法及內(nèi)容

2、；然后對(duì)傳動(dòng)裝置各重要部件進(jìn)行了幾何建模及簡(jiǎn)化處理。其次，先選取了C型支架作為研究對(duì)象，采用ANSYS Workbench軟件對(duì)C型支架進(jìn)行有限元靜力學(xué)分析，得到了其各工況下的應(yīng)力分布情況，強(qiáng)度評(píng)價(jià)結(jié)果表明C型支架滿足靜強(qiáng)度要求。緊接著根據(jù)修正的Goodman-Smith疲勞極限圖對(duì) C型支架進(jìn)行了疲勞強(qiáng)度評(píng)估，結(jié)果表明選取的疲勞校核點(diǎn)均在 Goodman疲勞極限圖包絡(luò)線內(nèi)，C型支架滿足疲勞強(qiáng)度的要求。最后研究了C型支架的輕量化設(shè)計(jì)，以

3、體積比最小為目標(biāo)函數(shù)，在強(qiáng)度和剛度約束均滿足材料性能的條件下對(duì)C型支架進(jìn)行了拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)，并對(duì)優(yōu)化后的C型支架進(jìn)行了靜強(qiáng)度驗(yàn)證，優(yōu)化后的C型支架不但剛度有了大幅提升，而且質(zhì)量比原結(jié)構(gòu)減輕了8.6％。隨后，研究了齒輪系統(tǒng)的靜態(tài)及動(dòng)態(tài)特性，主要包括齒輪齒根彎曲強(qiáng)度分析，齒面接觸強(qiáng)度分析及齒輪瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析。對(duì)于齒根彎曲強(qiáng)度分析，本文取了小齒輪單齒模型進(jìn)行有限元分析，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)找出齒面最惡加載線的位置，然后進(jìn)行分析。在做齒面接觸強(qiáng)度分析時(shí)，

4、采用啟動(dòng)工況下的力矩對(duì)大小齒輪嚙合模型進(jìn)行有限元分析。為了更好的了解齒輪系統(tǒng)在嚙合過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性，將大小齒輪各取了四個(gè)齒進(jìn)行了瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析，從而得出了齒輪嚙合過(guò)程中的應(yīng)力變化曲線圖。最后，對(duì)齒輪箱箱體進(jìn)行了研究，先對(duì)其進(jìn)行了有限元靜力學(xué)分析，結(jié)果表明箱體的強(qiáng)度滿足TB/T3134-2013標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。然后對(duì)其進(jìn)行了模態(tài)分析，箱體前十階固有頻率均避開(kāi)了可預(yù)知的內(nèi)部齒輪嚙合頻率，故箱體不易產(chǎn)生共振。為得到更優(yōu)的齒輪箱箱體結(jié)構(gòu)，從靜、