【摘 要】
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本文以某型号动车组的六连杆传动系统为研究对象,采用LS-DYNA软件对其进行动力学分析。六连杆传动系统中减振的关键在于橡胶球关节,文中从有限元的角度出发,首先探究了橡胶的力
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本文以某型号动车组的六连杆传动系统为研究对象,采用LS-DYNA软件对其进行动力学分析。六连杆传动系统中减振的关键在于橡胶球关节,文中从有限元的角度出发,首先探究了橡胶的力学性能并得到橡胶材料的仿真计算参数,再对单个橡胶球关节的三向刚度进行了分析,得到了橡胶球关节的三向刚度方程。在此基础之上,对六连杆传动系统的整体结构性能进行分析,包括部件间的运动校核、联轴器刚度分析以及扭振分析,最后在考虑铁轨路面激励的情况下对六连杆传动系统进行了动态响应分析,探究了不同转速、不同橡胶球关节对六连杆传动系统动态响应的影响,具有一定的工程实用意义与价值。主要研究内容和成果及结论如下: (1)橡胶材料力学性能试验分析 进行了橡胶的静态拉伸-压缩试验和动态剪切试验,得到能表征橡胶超弹性和弹塑性的LS-DYNA计算参数,为后续对橡胶球关节的分析奠定了基础。 (2)橡胶球关节刚度有限元分析 用LS-DYNA计算了橡胶球关节的径向刚度、偏转刚度和扭转刚度;计算了不同橡胶厚度和不同预压缩量下橡胶球关节的三向刚度值,拟合得到描述橡胶球关节三向刚度的曲面方程,为后续对六连杆传动系统的分析奠定基础。 (3)六连杆传动系统结构及扭振分析 对六连杆传动系统中各部件的运动间隙进行校核,确保其不会发生运动干涉;对六连杆联轴器的径向刚度、轴向刚度、偏转刚度和扭转刚度进行了分析,得到了刚度值和刚度曲线;进而建立了六连杆传动系统的扭转振动振动微分方程,得到了无阻尼自由振动和带阻尼自由振动时系统的特征频率以及各阶振型。结果表明200km/h速度等级下轨道不平顺不会激起传动系统的扭转共振。 (4)轨道不平顺分析 对轨道的高低不平顺和轨向不平顺进行分析,在时域范围内采用统计学方法对轨道不平顺的均值、标准差、峰度、偏度和概率密度函数进行计算,到了轨道不平顺的统计学参数值;在频域范围内采用功率谱密度函数法对轨道不平顺进行分析,得到轨道不平顺中包含的波长长度和密度,为后续对六连杆传动系统的动态响应分析提供了边界条件。 (5)六连杆传动系统动态响应分析 考虑轨道不平顺激励对六连杆传动系统的影响,计算了在不同转速下六连杆传动系统的动态响应,探究了转速对系统振动的影响规律;并计算了在不同橡胶球关节径向刚度下动态响应,得到与系统匹配的最优橡胶球关节。
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