两级渐开线齿轮传动系统横-摆-扭耦合非线性动力学建模与试验验证
本文选题：齿轮 + 非线性 ； 参考：《振动与冲击》2017年15期
【摘要】：以两级渐开线齿轮传动系统为研究对象,分析了几何偏心、中心距安装误差以及齿轮中心支撑弯曲变形引起中心距的变化对啮合角和间隙的影响,引入非线性动态啮合刚度模型,得到了各级齿轮传动的非线性动态啮合力。采用拉格朗日方法建立了考虑偏心、间隙、时变啮合角以及非线性动态啮合刚度模型的两级齿轮传统系统横-摆-扭非线性动力学模型,采用4阶定步长龙哥库塔法求解非线性动力方程。针对一个两级齿轮传统系统试验装置进行理论计算和试验测试,安装在齿轮圆周对称位置的角加速度传感器,测试结果显示各工况下齿轮角加速度仿真值与实验值最大误差为23.51%;固定安装在箱体上的位移传感器测得振动位移仿真值与实验值最大误差为21.21%;粘贴在轴上的应变片测得扭转切应力仿真值与实验值最大误差为17.9%。研究结果表明:仿真结果与试验结果的变化趋势基本吻合,且误差在可接受范围内。分析了可能导致仿真结果与试验结果之间产生误差的原因,验证了渐开线直齿轮传动横-扭-摆耦合非线性动力学模型和非线性动态啮合模型的正确性。
[Abstract]:Taking the two-stage involute gear transmission system as the research object, the effects of geometric eccentricity, center distance installation error and the change of center distance caused by bending deformation of gear center support on the meshing angle and clearance are analyzed. The nonlinear dynamic meshing force is obtained by introducing the nonlinear dynamic meshing stiffness model. The Lagrangian method is used to establish a nonlinear dynamic model of the traditional two-stage gear system, which considers eccentricity, clearance, time-varying meshing angle and nonlinear dynamic meshing stiffness. The 4 th order constant step Rungokuta method is used to solve nonlinear dynamic equations. According to the theoretical calculation and test of a traditional testing device of two-stage gear system, the angular acceleration sensor is installed in the symmetrical position of the gear circumference. The test results show that the maximum error between the simulation value of gear angular acceleration and the experimental value is 23.51; the maximum error of vibration displacement measured by displacement sensor fixed on the box is 21.21; and the strain affixed to the shaft is obtained. The maximum error between the simulated and experimental values of torsional shear stress measured by the sheet is 17.9. The results show that the simulation results are in good agreement with the experimental results, and the error is within the acceptable range. The reasons that may lead to the error between the simulation results and the experimental results are analyzed, and the correctness of the nonlinear dynamic model and the nonlinear dynamic meshing model of involute spur gear transmission is verified.
【作者单位】： 北京理工大学机械与车辆工程学院;中国北方车辆研究所;
【基金】：国家自然科学基金(51375047) 教育部新世纪人才支持计划资助(NCET-12-0043)
【分类号】：TH132.41
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，本文编号：2031622
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