動車組鼓形齒聯軸器扭振特性分析

動車組鼓形齒聯軸器作為動車組轉向架的關鍵動力傳動裝置，其主要作用是將牽引電機的運動和轉矩平穩傳遞到齒輪箱，同時還要補償因沖擊、振動、磨損、通過曲線和彎道等因素造成的電機軸和齒輪箱輸人軸之間的軸向徑向和角向大位移川。目前世界上只有歐美日少數企業有能力設計和生產用于高速軌道車輛的鼓形齒聯軸器，其設計理念不斷進步，產品性能日趨完善。對鼓形齒聯軸器的研究地考慮齒側間隙、齒廓曲率、齒面摩擦、軸線不對中等因素，從理論和試驗兩方面對鼓形齒聯軸器展開了深入研究。而我國目前對大位移、大擺角鼓形齒聯軸器設計理論和方法還不成熟，其中一個重要原因是動力學特性研究少，因此對動車組鼓形齒聯軸器動力學特性進行分析研究。從鼓形齒的強度及振動兩方面著手研究其動力學特性，推導出了振動方程和固有頻率方程，但未對鼓形齒聯軸器的扭振特性進行分析。由于牽引電機轉速較高，且鼓形齒聯軸器內齒圈壁厚薄，扭轉剛性較小，同時在鼓形齒聯軸器運轉過程中，由于路況等因素引起的三向補償特別是角向補償使齒輪嚙合剛度不斷發生變化，不可避免引起聯軸器復雜的彈性扭振現象。為進一步研究動車組鼓形齒聯軸器動力學特性，特別是鼓形齒聯軸器扭振特性，本文將采用集中參數建模方法，建立動車組鼓形齒聯軸器扭振微分方程，考慮因齒輪嚙合剛度變化引起的扭轉剛度時變特性，對系統的固有頻率和主振型進行求解，為動車組鼓形齒聯軸器的振動控制和相關設計提供參考依據。

(1)根據動車組鼓形齒聯軸器結構特點和運行工況，從扭轉振動角度對其進行合理簡化，考慮內齒圈和外齒軸套內外齒嚙合特性，建立聯軸器系統扭振模型，并對其進行求解，系統固有頻率和主振型

(2)針對IkJ齒圈和外齒軸套內外齒嚙合剛度時變特性，根據相關標準，結合鼓形齒聯軸器實際結構特點，給出其扭轉剛度簡化計算方法

(3)利用扭振系統固有頻率和主振型計算公式，對給定具體參數的某動乍組鼓形齒聯軸器進行計算分析，計算結果表明，當聯軸器以固有頻率扭振時，兩圓盤做同相振動;當聯軸器以Ib1有頻率扭振時，兩圓盤做異相振動1驗證上述算

例計算結果，對算例模型采用有限元模態仿真分析，結果表明兩種方法計算結果基本一致，從而驗證了理論計算方法的正確性