内部激励影响下高速列车齿轮副啮合特性和寿命分析

噪声与振动控制 ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (5): 135-141.

内部激励影响下高速列车齿轮副啮合特性和寿命分析

吕镇平，商跃进，黄子寅，任宇星，杨翊珉

( 兰州交通大学机电工程学院，兰州730070 )

收稿日期:2025-04-29 修回日期:2025-07-10 出版日期:2026-10-18 发布日期:2026-10-15

Analysis of Meshing Characteristics and Fatigue Life of High-speed Train Gear Pairs under Internal Excitation

Received:2025-04-29 Revised:2025-07-10 Online:2026-10-18 Published:2026-10-15

摘要/Abstract

摘要： 作为高速列车传动系统的核心部件，齿轮副的安全性直接影响列车运行安全。为研究内部激励耦合作用下高速列车齿轮副动态响应及寿命问题，基于有限元法建立考虑摩擦系数与中心距偏差的动态接触模型，结合ANSYS仿真与疲劳累积损伤理论，分析齿轮副啮合特性及服役寿命。结果表明：当中心距由380 mm增至380.3 mm时，接触应力与等效应力分别升高18.3 %和9.4 %，疲劳寿命下降69.3 %；摩擦系数由0.05 增至0.2 时，接触应力与等效应力分别上升3.4 %和7.8 %，寿命降低44.1 %；中心距增大导致接触应力和等效应力升高，疲劳寿命降低。随着摩擦系数增加，齿轮副1 阶振动响应幅值显著增大；中心距偏差增加使齿轮重合度减小，齿轮副4 阶振动响应幅值增大。研究发现两者耦合会加剧齿轮副的啮合振动，增加列车运行时的安全风险，建议优先控制中心距误差并优化润滑以提升齿轮动态性能及寿命。研究可为高速列车齿轮传动系统优化设计与服役寿命评估提供理论依据。

关键词: 高速列车, 内部激励, 啮合特性, 振动幅值, 疲劳寿命.

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