高速动车组齿轮箱模态分析及优化设计

本文通过对国内典型高速动车组齿轮箱进行有限元仿真和试验测试,对比两种不同结构型式齿轮箱箱体的模态特征,研究分析了整体箱和分体箱对振型模态的影响,针对局部薄弱区域提出优化设计建议并进行验证.     

机车齿轮箱箱体疲劳失效原因分析

针对某型内燃机车齿轮箱箱体出现裂纹的情况,建立齿轮箱箱体有限元模型,对比了齿轮箱箱体模态分析与线路试验实测加速度谱的频谱分析结果,得到了共振能量对应的激励频率,判断齿轮箱箱体失效主要由横向激励与齿轮箱箱体模态共振导致。对线路实测加速度-速度散点图进行分析计算,认为车轮六边形效应是产生共振主要激励频率,从而导致齿轮箱箱体失效的主要原因。本文通过理论上分析齿轮箱箱体失效原因,为后续优化设计提供指导。     

160km/h快速轨道车走行齿轮箱箱体的有限元分析

建立了160km/h快速轨道车走行齿轮箱箱体的三维实体模型,对箱体在最大载荷作用工况下,进行结构强度计算与校核,并对齿轮箱箱体进行动力学模态分析。最后将计算结果与箱体静强度试验进行对比,对箱体的结构作出分析结论。     

某城际列车齿轮箱结构振动疲劳寿命预测研究

齿轮箱结构是动车组转向架传递动力学的核心部件,近年来,随着我国动车组运行速度的不断提升,载荷频率也随之提高,齿轮箱箱体结构因振动而导致的疲劳开裂现象屡见不鲜.针对高速运行条件下某城际列车齿轮箱箱体结构的振动疲劳问题,采用刚柔耦合动力学仿真的方法进行分析.首先建立齿轮箱箱体结构有限元模型,计算模态并与试验测试的模态结果进行对比验证模型的有效性,然后将齿轮箱箱体做成柔性体,建立刚?柔耦合整车动力学模型,为了考察轨道高频激励对齿轮箱振动疲劳的贡献,在轨道不平顺中加入短波不平顺,以轨道不平顺为激励进行线路运营情况模拟,计算对比了原结构和改进方案的疲劳寿命,结果显示改进结构的疲劳寿命较原结构有较大的提升,满足1200万km设计使用寿命的要求.     

地铁车辆转向架构架模态试验和仿真分析

对某B型地铁进行了构架线路振动试验,利用PolyMAX方法识别转向架构架在运用过程中的工作模态。基于有限元软件ANSYS建立了B型地铁动车转向架构架有限元模型,利用Block Lanczos法对构架有限元模型进行模态分析。对比仿真结果与试验结果,发现自由模态计算结果与试验结果存在较大差异;对构架有限元模型施加不同边界条件,发现考虑构架一系和二系悬挂、齿轮箱、电机悬挂约束后计算得到模态振型和模态频率与试验结果较为接近,误差小于5%。建议进行构架模态有限元分析时充分考虑边界条件的约束。     

高速动车齿轮箱产品开发中的计算仿真应用

介绍了在高速动车齿轮箱箱体研发中关键系统的各类计算仿真方法,阐述了高速动车齿轮箱设计计算的关键技术,并对计算分析中涉及到的技术细节和相关的试验验证进行了探讨,试验结果与仿真计算结果吻合,证明计算仿真分析方法可以应用于高速动车齿轮箱的设计中。     

高速动车组齿轮箱异常振动试验分析

在分析齿轮箱振动特性的基础上,对其进行了振动模态试验和线路跟踪测试分析,找出齿轮箱箱体异常振动的根本原因。模态试验结果表明:齿轮箱的箱体模态最低为551 Hz,其模态振型为扭转和弯曲的复合模态并以弯曲模态为主。通过线路振动测试结果可以看出,轴箱垂向振动加速度小于横向振动加速度,而齿轮箱振动正好与轴箱相反;从均方根的幅值大小来看,从轴箱到齿轮箱横向振动加速度的变化不是很大,但垂向振动加速度变化明显。齿轮箱上的垂向振动加速度均方根幅值是轴箱的2倍左右,这说明从轴箱到齿轮箱的振动传递存在放大现象。当运营速度接近300km/h时齿轮箱的振动加速度会急剧上升。通过相应的频谱分析发现齿轮箱的振动主频介于500~600 Hz之间,非常接近齿轮箱的最低固有频率。这表明齿轮箱异常振动的根本原因在于轮轨上的高频激扰传递到齿轮箱上从而引起了结构共振。     

Ⅱ型弹条模态特征模拟分析与试验研究

为得到客货共线铁路用Ⅱ型弹条的模态特征,采用有限元模态分析方法对其在自由状态及标准安装状态下的模态特征进行了数值模拟。计算结果表明,0～1 500 Hz频率范围内Ⅱ型弹条在自由状态和标准安装状态下分别存在5阶和2阶模态。对Ⅱ型弹条在自由状态及标准安装状态下的模态特征进行了室内试验验证,试验结果与数值计算结果基本一致,验证了有限元模型的准确性及有限元模态分析方法的正确性。     

高速列车传动齿轮箱箱体强度分析和试验

传动齿轮箱是高速列车转向架的关键部件,齿轮箱的强度可靠性将直接影响到列车的运行安全性。采用有限元分析方法针对270km／h高速列车传动齿轮箱箱体结构强度进行了分析,并进行了台架试验验证和实车试验。     

地铁车辆齿轮箱模态测试与分析

在齿轮箱运行过程中,箱体承受着较大的载荷,因而箱体的动态特性对齿轮箱产生重要影响。本文通过识别某齿轮箱箱体的振动模态,并结合模态测试结果,综合分析后为箱体结构优化设计提供借鉴及依据。