针对高速动车齿轮箱箱体应力集中问题,从轨道不平顺激励的角度对其箱体的振动特性与动应力分布进行评估。首先建立了高速动车的齿轮箱、转向架及整车的刚柔耦合动力学模型,其次利用转向架滚振实验台测量了动车齿轮箱在轨道不平顺激励下的振动加速度,其中工况选取了100km/h、200km/h及300km/h匀速运行工况。依据实验结果对动车系统的铰接类型、力元类型与参数进行了匹配性调整。最后仿真计算了齿轮箱箱体仅在轨道不平顺激励下的动应力,发现箱体整体等效应力主要集中于小齿轮端箱体处、小齿轮与大齿轮端箱体过渡联接处,其中在100km/h、200km/h和300km/h工况下,箱体平均等效应力范围依次为(2.03~2.30)MPa、(3.87~4.29)MPa、(6.81~7.25)MPa。发现轨道不平顺激励对箱体的振动特性产生一定影响,且箱体易出现应力集中现象。

为了掌握高速列车齿轮传动系统在驱动端、负载端转矩激励下的动力学特性,建立了高速列车齿轮传动系统纯扭转振动模型;利用增量谐波平衡法(Incremental Harmonic Balance Method,IHBM)得到了系统在驱动端、负载端转矩激励下的解析解,与系统数值解进行对比,验证了IHBM的合理性;通过绘制系统的频响曲线,分析了驱动端、负载端转矩激励中主要参数的变化对系统动力学特性的影响。结果表明,在驱动端、负载端转矩激励的参数变化下,系统中出现了多个高阶超谐共振区、幅值跳跃、1个甚至多个多值解区域等非线性特征。研究结果对于深入分析在驱动端、负载端转矩激励下的高速列车齿轮传动系统的动力学特性具有独特的参考价值。