为掌握服役过程中齿轮偏心对机车车辆传动系统动态响应特性的影响,建立了考虑齿轮传动系统的机车车辆动力学模型。齿轮传动系统通过齿轮啮合、悬挂系统与轮轨关系等耦合集成于整车动力学模型,该模型详细考虑了齿侧间隙、时变啮合刚度、轨道几何不平顺及轮轨接触等非线性因素,能够更加真实地反映牵引状态下的车辆动力学行为;基于该模型,系统研究了主动齿轮不同偏心量下的机车车辆齿轮传动系统动力学行为,并通过了线路试验验证。结果表明,齿轮传动系统的动力学性能直接受到偏心影响,其传动平稳性随着偏心量增加而逐渐恶化。此外,在齿轮箱不同监测点中靠近小齿轮端,垂向加速度受齿轮偏心的影响最为显著,该测点可用于齿轮偏心健康监测。研究为机车车辆齿轮传动系统的智能运维提供了理论基础。

从理论上分析了偏心对摆线轮磨齿的影响,通过对偏心进行补偿,可有效提高摆线轮的磨齿精度。在磨床与工件的空间几何关系的基础上,建立磨削误差的几何模型,按照GB/T 10095.1—2008标准,分析了偏心对摆线轮齿距、螺旋线和齿廓误差的影响。基于数控摆线齿轮成形磨齿机磨削原理,提出了一种径向及切向综合补偿法。在国产YK7350B型数控摆线齿轮成形磨齿机上对摆线轮进行偏心安装磨削实验验证,结果表明,通过该补偿方法可有效提高摆线轮成形磨齿精度,降低齿面接刀痕。

为了研究齿轮偏心下的高速列车轮轨作用动态行为,建立了考虑齿轮传动系统的高速列车车辆空间动力学模型,详细考虑了齿轮时变啮合刚度、传递误差、齿侧间隙和摩擦等非线性因素。构建了齿轮传动偏心动力学模型并集成于整车动力学模型,实现传动系统与车辆系统动态耦合。基于建立的动力学模型,对比分析齿轮偏心与正常条件下的轮轨作用特性。而且,系统地分析了不同速度、不同转矩及不同偏心量下轮轨作用动态特性。结果表明,齿轮偏心对轮轨动态作用具有直接影响,特别是在列车高速运行时。因此,在评估高速列车轮轨动态特性时,需要考虑齿轮传动系统的影响。