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齿轨铁路齿条啮合与轮轨滚动接触间耦合作用机理分析
被引量：
1
1
作者
王振寰
赵鑫
+4 位作者
范伟
郏殿祥
杨吉忠
梁树林
温泽峰
《应用力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期58-67,共10页
针对适于山地轨道交通的齿轨铁路,建立基于显式时间积分的三维齿轨轮对-轨道瞬态接触有限元模型,模型可分析齿轮齿条啮合和轮轨滚动接触间中、高频耦合动力作用。轮对和轨道真实几何,齿轮与车轮轮径差导致“车轮悖论”现象及结构振动等...
针对适于山地轨道交通的齿轨铁路,建立基于显式时间积分的三维齿轨轮对-轨道瞬态接触有限元模型,模型可分析齿轮齿条啮合和轮轨滚动接触间中、高频耦合动力作用。轮对和轨道真实几何,齿轮与车轮轮径差导致“车轮悖论”现象及结构振动等均有考虑,齿轮齿条啮合和轮轨接触采用集成库仑摩擦的“面-面”接触算法求解。对比零和非零轮轨摩擦系数工况,解构“车轮悖论”现象对动态接触的影响。以初步设计的Strub型齿轨铁路为例,分析速度为10 km/h和0‰、240‰、480‰坡度下动态接触现象。结果表明,受齿轮啮合影响,齿条、轮轨接触力均呈现周期性波动,但垂向接触总力和总牵引扭矩分别在重力载荷与牵引扭矩附近波动。“车轮悖论”使齿条垂向力和法向接触应力减小,而轮轨垂向力和法向接触应力增加,齿面切向接触应力与接触斑内滑移区面积相应增加,在坡度240‰下,轮轨摩擦系数由0增至0.2,齿条、轮轨最大法向接触应力由248.69、752.66 MPa增至195.17、757.44 MPa,最大切向接触应力相应由24.48、152.84 MPa变成21.31、2.14 MPa。轮轨接触斑因发生显著蠕滑呈现全滑移。相同速度及摩擦条件下,坡度增加使齿条垂向力和牵引力增加,轮轨垂向力和牵引力减小,接触应力呈同相变化。
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关键词
齿轨列车
显式有限元法
瞬态接触
接触应力
车轮悖论
下载PDF
职称材料
机车牵引齿轮瞬态啮合接触模拟研究
被引量：
1
2
作者
范伟
赵鑫
+2 位作者
罗易飞
温泽峰
金学松
《机械工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第22期401-410,共10页
齿轮副是机械结构普遍采用的关键传动部件,其啮合接触状态直接影响机构运行品质。采用显式有限元法,建立三维齿轮副瞬态啮合接触模型,将齿轮副三维几何、弹性变形和系统振动等复杂因素考虑在内,于时域内重现轮齿间瞬态啮合接触,获得接...
齿轮副是机械结构普遍采用的关键传动部件,其啮合接触状态直接影响机构运行品质。采用显式有限元法,建立三维齿轮副瞬态啮合接触模型,将齿轮副三维几何、弹性变形和系统振动等复杂因素考虑在内,于时域内重现轮齿间瞬态啮合接触,获得接触斑、法/切向接触应力、相对滑移及齿面磨耗的随时变化。齿面间滚动接触由基于罚函数的“面-面”接触算法求得,引入非牛顿弹流润滑摩擦,采用考虑部分弹流润滑的Archard模型计算齿面磨耗。以国内某大功率电力机车牵引斜齿轮副为例,分析理想齿形下速度和牵引系数对轮齿啮合接触行为的影响。发现65 km/h、100 km/h和120 km/h运行速度下,分别在经过0.008 s、0.0115 s和0.012 s的动态松弛后基本建立起近似稳态啮合接触,轮齿进、出啮合导致齿轮副接触力在其理论解上下周期性波动。牵引系数增大会增加轮齿间接触力和应力,运行速度65 km/h下,牵引系数0.27对应的接触斑面积和每次啮合磨耗深度最值分别为432.22 mm^(2)和32.94×10^(-9)μm,为牵引系数0.15下的1.2和1.6倍。速度增加会降低磨耗深度,牵引系数0.15下,120 km/h运行时每次啮合磨耗深度最大值较65 km/h下降低48%。未来可进一步引入齿面磨耗和疲劳损伤,为研究非理想条件下齿轮瞬态啮合行为及其影响提供基础分析工具。
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关键词
齿轮副
显式有限元法
瞬态啮合接触
接触应力
齿面磨耗
原文传递
电动开启车门锁曲柄齿轮啮合冲击噪声分析
被引量：
1
3
作者
苏旭
杭鲁滨
+3 位作者
郭辉
王明远
刘哲
陈勇
《噪声与振动控制》
CSCD
北大核心
2021年第6期160-165,178,共7页
针对汽车门锁电动开启支链中曲柄齿轮的时变啮合刚度特性导致其产生啮合冲击噪声,提出一种显式有限元-边界元结合的求解方法,探索电动开启复位过程中曲柄非完整齿轮瞬态啮合冲击对车门锁噪声的影响。采用Abaqus建立电动开启支链有限元模...
针对汽车门锁电动开启支链中曲柄齿轮的时变啮合刚度特性导致其产生啮合冲击噪声,提出一种显式有限元-边界元结合的求解方法,探索电动开启复位过程中曲柄非完整齿轮瞬态啮合冲击对车门锁噪声的影响。采用Abaqus建立电动开启支链有限元模型,通过显式有限元求得轮齿啮合接触力;计算该接触力作用下曲柄齿轮振动位移响应;以曲柄齿轮为声源,以声学边界模型为边界条件,求得曲柄齿轮声辐射响应。基于曲柄齿轮振动位移分布特征,发现了曲柄非完整齿轮的悬臂梁结构特征及其导致的时变啮合刚度;以增强刚度为手段优化曲柄齿轮结构,降低两端振动水平。结果表明:扭簧组合导致曲柄齿轮产生复位冲击噪声,其仿真结果与声学试验结果吻合良好,验证了显式有限元-边界元结合仿真求解方法的正确性和有效性。
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关键词
声学
时变啮合刚度
啮合时序
瞬态啮合接触
曲柄齿轮
声辐射
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职称材料
题名
齿轨铁路齿条啮合与轮轨滚动接触间耦合作用机理分析
被引量：
1
1
作者
王振寰
赵鑫
范伟
郏殿祥
杨吉忠
梁树林
温泽峰
机构
西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室
中国重汽集团汽车研究总院
中国中铁二院工程集团有限责任公司
出处
《应用力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期58-67,共10页
基金
国家自然科学基金资助项目(No.52027807)
四川省国际科技创新合作资助项目(No.2021YFH0006)
牵引动力国家重点实验室自主课题资助项目(No.2022TPL_T06)。
文摘
针对适于山地轨道交通的齿轨铁路,建立基于显式时间积分的三维齿轨轮对-轨道瞬态接触有限元模型,模型可分析齿轮齿条啮合和轮轨滚动接触间中、高频耦合动力作用。轮对和轨道真实几何,齿轮与车轮轮径差导致“车轮悖论”现象及结构振动等均有考虑,齿轮齿条啮合和轮轨接触采用集成库仑摩擦的“面-面”接触算法求解。对比零和非零轮轨摩擦系数工况,解构“车轮悖论”现象对动态接触的影响。以初步设计的Strub型齿轨铁路为例,分析速度为10 km/h和0‰、240‰、480‰坡度下动态接触现象。结果表明,受齿轮啮合影响,齿条、轮轨接触力均呈现周期性波动,但垂向接触总力和总牵引扭矩分别在重力载荷与牵引扭矩附近波动。“车轮悖论”使齿条垂向力和法向接触应力减小,而轮轨垂向力和法向接触应力增加,齿面切向接触应力与接触斑内滑移区面积相应增加,在坡度240‰下,轮轨摩擦系数由0增至0.2,齿条、轮轨最大法向接触应力由248.69、752.66 MPa增至195.17、757.44 MPa,最大切向接触应力相应由24.48、152.84 MPa变成21.31、2.14 MPa。轮轨接触斑因发生显著蠕滑呈现全滑移。相同速度及摩擦条件下,坡度增加使齿条垂向力和牵引力增加,轮轨垂向力和牵引力减小,接触应力呈同相变化。
关键词
齿轨列车
显式有限元法
瞬态接触
接触应力
车轮悖论
Keywords
rack
trains
explicit
finite
element
method
transient
meshing
contact
contact
stress
wheel
paradox
分类号
U234 [交通运输工程—道路与铁道工程]
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职称材料
题名
机车牵引齿轮瞬态啮合接触模拟研究
被引量：
1
2
作者
范伟
赵鑫
罗易飞
温泽峰
金学松
机构
西南交通大学牵引动力国家重点实验室
出处
《机械工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第22期401-410,共10页
基金
国家自然科学基金(51675444)
四川省国际科技创新合作(2021YFH0006)
牵引动力国家重点实验室自主课题(2019TPL_T17)资助项目。
文摘
齿轮副是机械结构普遍采用的关键传动部件,其啮合接触状态直接影响机构运行品质。采用显式有限元法,建立三维齿轮副瞬态啮合接触模型,将齿轮副三维几何、弹性变形和系统振动等复杂因素考虑在内,于时域内重现轮齿间瞬态啮合接触,获得接触斑、法/切向接触应力、相对滑移及齿面磨耗的随时变化。齿面间滚动接触由基于罚函数的“面-面”接触算法求得,引入非牛顿弹流润滑摩擦,采用考虑部分弹流润滑的Archard模型计算齿面磨耗。以国内某大功率电力机车牵引斜齿轮副为例,分析理想齿形下速度和牵引系数对轮齿啮合接触行为的影响。发现65 km/h、100 km/h和120 km/h运行速度下,分别在经过0.008 s、0.0115 s和0.012 s的动态松弛后基本建立起近似稳态啮合接触,轮齿进、出啮合导致齿轮副接触力在其理论解上下周期性波动。牵引系数增大会增加轮齿间接触力和应力,运行速度65 km/h下,牵引系数0.27对应的接触斑面积和每次啮合磨耗深度最值分别为432.22 mm^(2)和32.94×10^(-9)μm,为牵引系数0.15下的1.2和1.6倍。速度增加会降低磨耗深度,牵引系数0.15下,120 km/h运行时每次啮合磨耗深度最大值较65 km/h下降低48%。未来可进一步引入齿面磨耗和疲劳损伤,为研究非理想条件下齿轮瞬态啮合行为及其影响提供基础分析工具。
关键词
齿轮副
显式有限元法
瞬态啮合接触
接触应力
齿面磨耗
Keywords
gear
pair
explicit
finite
element
method
transient
meshing
contact
contact
stress
tooth
surface
wear
分类号
TH132 [机械工程—机械制造及自动化]
原文传递
题名
电动开启车门锁曲柄齿轮啮合冲击噪声分析
被引量：
1
3
作者
苏旭
杭鲁滨
郭辉
王明远
刘哲
陈勇
机构
上海工程技术大学机械与汽车工程学院
上汽集团泛亚汽车技术中心有限公司
出处
《噪声与振动控制》
CSCD
北大核心
2021年第6期160-165,178,共7页
基金
上海汽车工业科技发展基金会资助项目(1617)。
文摘
针对汽车门锁电动开启支链中曲柄齿轮的时变啮合刚度特性导致其产生啮合冲击噪声,提出一种显式有限元-边界元结合的求解方法,探索电动开启复位过程中曲柄非完整齿轮瞬态啮合冲击对车门锁噪声的影响。采用Abaqus建立电动开启支链有限元模型,通过显式有限元求得轮齿啮合接触力;计算该接触力作用下曲柄齿轮振动位移响应;以曲柄齿轮为声源,以声学边界模型为边界条件,求得曲柄齿轮声辐射响应。基于曲柄齿轮振动位移分布特征,发现了曲柄非完整齿轮的悬臂梁结构特征及其导致的时变啮合刚度;以增强刚度为手段优化曲柄齿轮结构,降低两端振动水平。结果表明:扭簧组合导致曲柄齿轮产生复位冲击噪声,其仿真结果与声学试验结果吻合良好,验证了显式有限元-边界元结合仿真求解方法的正确性和有效性。
关键词
声学
时变啮合刚度
啮合时序
瞬态啮合接触
曲柄齿轮
声辐射
Keywords
acoustics
time-varying
meshing
stiffness
meshing
sequence
transient
meshing
contact
crank-gear
acoustic
radiation
分类号
O241.82 [理学—计算数学]
TB535 [理学—数学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
齿轨铁路齿条啮合与轮轨滚动接触间耦合作用机理分析
王振寰
赵鑫
范伟
郏殿祥
杨吉忠
梁树林
温泽峰
《应用力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024
1
下载PDF
职称材料
2
机车牵引齿轮瞬态啮合接触模拟研究
范伟
赵鑫
罗易飞
温泽峰
金学松
《机械工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
1
原文传递
3
电动开启车门锁曲柄齿轮啮合冲击噪声分析
苏旭
杭鲁滨
郭辉
王明远
刘哲
陈勇
《噪声与振动控制》
CSCD
北大核心
2021
1
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职称材料
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