动车组鼓形齿联轴器扭振特性分析

动车组鼓形齿联轴器扭振特性分析

动车组鼓形齿联轴器作为动车组转向架的关键动力传动装置，其主要作用是将牵引电机的运动和转矩平稳传递到齿轮箱，同时还要补偿因冲击、振动、磨损、通过曲线和弯道等因素造成的电机轴和齿轮箱输人轴之间的轴向径向和角向大位移川。目前世界上只有欧美日少数企业有能力设计和生产用于高速轨道车辆的鼓形齿联轴器，其设计理念不断进步，产品性能日趋完善。对鼓形齿联轴器的研究地考虑齿侧间隙、齿廓曲率、齿面摩擦、轴线不对中等因素，从理论和试验两方面对鼓形齿联轴器展开了深入研究。而我国目前对大位移、大摆角鼓形齿联轴器设计理论和方法还不成熟，其中一个重要原因是动力学特性研究少，因此对动车组鼓形齿联轴器动力学特性进行分析研究。从鼓形齿的强度及振动两方面着手研究其动力学特性，推导出了振动方程和固有频率方程，但未对鼓形齿联轴器的扭振特性进行分析。由于牵引电机转速较高，且鼓形齿联轴器内齿圈壁厚薄，扭转刚性较小，同时在鼓形齿联轴器运转过程中，由于路况等因素引起的三向补偿特别是角向补偿使齿轮啮合刚度不断发生变化，不可避免引起联轴器复杂的弹性扭振现象。为进一步研究动车组鼓形齿联轴器动力学特性，特别是鼓形齿联轴器扭振特性，本文将采用集中参数建模方法，建立动车组鼓形齿联轴器扭振微分方程，考虑因齿轮啮合刚度变化引起的扭转刚度时变特性，对系统的固有频率和主振型进行求解，为动车组鼓形齿联轴器的振动控制和相关设计提供参考依据。

(1)根据动车组鼓形齿联轴器结构特点和运行工况，从扭转振动角度对其进行合理简化，考虑内齿圈和外齿轴套内外齿啮合特性，建立联轴器系统扭振模型，并对其进行求解，系统固有频率和主振型

(2)针对IkJ齿圈和外齿轴套内外齿啮合刚度时变特性，根据相关标准，结合鼓形齿联轴器实际结构特点，给出其扭转刚度简化计算方法

(3)利用扭振系统固有频率和主振型计算公式，对给定具体参数的某动乍组鼓形齿联轴器进行计算分析，计算结果表明，当联轴器以固有频率扭振时，两圆盘做同相振动;当联轴器以Ib1有频率扭振时，两圆盘做异相振动1验证上述算

例计算结果，对算例模型采用有限元模态仿真分析，结果表明两种方法计算结果基本一致，从而验证了理论计算方法的正确性