低地板传动齿轮箱是现代化城轨与地铁中的核心零部件,在轨道车辆运行中起着牵引和传递扭矩的作用。渐开线花键副作为一种用来传递扭矩与旋转运动的机械零部件,在低地板传动齿轮箱的机械传动系统中广泛应用;由于低地板传动齿轮箱结构紧凑,不便于日常维护检修,齿轮箱中采用花键连接的部分由于微动磨损的影响将危害整个传动系统的安全。因此,低地板传动齿轮箱渐开线花键副的微动磨损研究在认识花键副的微动磨损、开展花键副优化设计和提高花键副抗微动磨损能力等方面有着极其重要的意义,同时对提高低地板传动齿轮箱的可靠性与安全性具有十分重要的意义。本文研究内容来源于湖南省战略性新兴产业项目“100%低地板传动齿轮箱研制”子项目“渐开线花键副微动磨损研究”。本文采用有限元法,对低地板传动齿轮箱渐开线花键副的微动参数进行了分析,研究了各种不对中情况对花键副的影响,探讨了齿廓修鼓的作用,并以角向不对中花键副的微动参数为基础,进行了微动磨损试验研究。本文的主要研究内容如下:(1)分析了花键副的微动摩擦接触行为,得到了接触压力和相对滑移的分布规律,并对齿面摩擦接触状态和磨损进行了分析与预测,探讨了摩擦系数对接触压力、相对滑移、摩擦接触状态和Ruiz参数的影响。花键副齿面接触压力和相对滑移分布不均匀,摩擦系数越大,最大接触压力和最大相对滑移越小;摩擦系数对齿面摩擦接触状态有很大影响;Ruiz参数随摩擦系数的增大而增大。(2)研究了渐开线花键副在角向不对中、径向不对中以及角向与径向不对中共同存在情况下的载荷分布。随着角向不对中量的增大,齿面接触压力与齿间载荷分布越不均匀,应力集中位置发生变化;在径向不对中下,齿间载荷分布呈现三角函数变化规律,随着径向不对中量的增大,齿面接触压力与齿间载荷分布越不均匀,应力集中现象更加严重;在复合不对中情况下,径向不对中量对齿间载荷分布影响更为明显,角向不对中量对齿间载荷分布影响很小。(3)对花键副齿廓修形进行了分析,研究了修鼓量与修鼓位置参数对花键副齿面接触压力分布的影响,并考虑了修鼓对花键副角向不对中的作用。鼓形花键副齿面接触压力与接触长度均随着扭矩的增大而增大;花键副最大接触压力随着修鼓量和修鼓位置参数的增大均先减小后增大,使花键副最大接触压力最小的最优修鼓量随角向不对中量的增大而增大;齿廓修鼓可以有效地减小花键副在角向不对中情况下齿面的最大接触压力和应力集中现象,改善齿面接触压力分布,减轻角向不对中带来的不良影响。(4)以研究角向不对中花键副的微动参数对磨损的影响为目标,设计了相关的微动磨损试验台,通过在简化的微动磨损装置上研究材料的微动磨损行为定量地研究渐开线花键副的微动磨损。法向载荷的增大,摩擦力变大,微动位移减小,微动磨损减轻;氮化、渗碳和润滑都能提高材料的抗微动磨损性能。