服役工况下高速动车组齿轮箱箱体振动特性分析

朱海燕，朱志和，邬平波，王超文，袁 遥，许期英

（1.华东交通大学 机电与车辆工程学院，南昌330013；2.西南交通大学 牵引动力国家重点实验室，成都610031）

随着我国铁路的迅速发展，动车组运营速度也逐渐提高，由此导致列车齿轮箱运营环境也越发恶劣，其所承受的内外载荷激扰也将对其安全稳定运行产生更大的影响。高速列车齿轮箱系统是由齿轮副、传动轴等组成的传动系统和由轴承、箱体等组成的结构系统，是一个复杂的弹性机械系统，其工作性能直接决定列车服役安全性。作为高速列车齿轮传动系统的载体，齿轮箱在列车高速运行中要承受复杂多变的内外激励载荷：包括齿轮啮合刚度变化造成的周期性振动的内部激励，轨道不平顺和车轮磨耗等原因造成轮轨冲击、牵引电机转轴所形成谐波转矩的外部激励[1-2]，在这些激励耦合作用下齿轮箱的工作状态复杂多变，严重时会引起列车传动系统失效[3]。对于内部激励的研究主要集中于齿轮传动，对于外部激励的研究则集中于轮轨激励，Zhang等[4]的研究表明疲劳破坏是引起高速列车齿轮箱失效的主要因素，随后又有其他学者通过校核齿轮箱疲劳强度证明疲劳失效严重影响列车的正常运营[5-6]。Nielsen[7]对车轮多边形磨耗进行了归类，并提出多边形磨耗所导致的振动问题。李广全等[8]对齿轮箱箱体的典型工况振动响应开展模态分析，认为由轮轨激励引发的箱体振动频率与其固有频率相近所导致局部共振会引起裂纹的产生。……