齿联轴器—转子动力特性分析与实验研究

发布时间：2020-04-24 08:18

【摘要】：齿联轴器承载能力大、位移补偿能力好,其制造装配误差、轴承变形等因素,使其两端转子的轴线产生平移或倾斜,致使工作状态中的转子动力特性发生变化。因此,研究不对中齿联轴器的力学特性及其对转子动力特性的影响因此,对优化转子动态性能具有现实性意义。本文以改善齿联轴器-转子运转性能为目的,结合不对中齿联轴器力学模型,建立齿联轴器-转子运动微分方程,解析结构参数和状态参数对其固有振动特性和动力响应的影响,并进行实验测试与分析。本文主要的研究内容为:(1)建立齿联轴器-转子运动微分方程,推导各单元矩阵和轴承对转子的非线性作用力。考虑啮合齿面线性载荷情况,建立渐开线齿对啮合刚度模型,分析结构参数对渐开线齿对啮合刚度的影响。(2)展开不对中齿联轴器啮合状态的分析,建立不对中状态下各齿啮合刚度和综合啮合力模型,数值仿真并分析状态参数对不对中齿联轴器综合啮合力的影响,对不对中齿联轴器三维模型力学特性仿真。(3)采用子空间迭代法和Newmark逐步积分法,求解齿联轴器-转子运动微分方程,探究轴承刚度对转子固有振动特性的影响,分析转速、轴承刚度、齿联轴器不对中量等状态参数对转子节点时频响应的影响。(4)设计并搭建齿联轴器-转子动力性能测试平台,开发振动测试软件,开展齿联轴器-转子固有振动特性和动力响应测试实验。通过对比仿真与实验结果,验证不对中齿联轴器力学模型及齿联轴器-转子动力特性模型的有效性。
【图文】：

第1章 绪论1.1. 研究背景和意义联轴器作为转子的关键部件，起到联接两轴同步旋转、传递运动和扭矩的作用。联轴器不仅在转子之间传递能量和运动，而且还可以补偿所联接两轴的相对位移（径向、角向）、减缓工作转子的扭转冲力等。联轴器可根据国标 GB/T12458-2017 分为柔性联轴器和刚性联轴器两类[1]。齿联轴器的主要组成部件为外齿轴套、内齿圈、端盖等，是可移式刚性联轴器的一种，通过内外齿相互啮合以传递运动和扭矩。齿联轴器具有一定的位移补偿能力，承载能力大、结构紧凑、使用范围广、可靠性强，适用于航海、航空航天等领域，如图 1-1 所示。由于齿联轴器的加工和安装误差、轴承的偏心和变形、转子的重力和受力弯曲、切削力与温度变化的影响，通常联轴器两端转子轴线会发生偏移或倾斜，从而产生不对中的现象[2]。

图 2-1 船舶动力装置与齿联轴器-转子物理模型异步电机的支撑轴承加以考虑，根据有限元数值分析法的离散为梁单元，在运转过程中，，各节点受外部非线性作理模型如图 2-1（b）所示。对具有 n 个节点的齿联轴器第 i 个节点 z 方向的作用力和力矩，iyF 、iyM 分别为第 和力矩，G 为第 i 个节点的重力。m、J 分别为质量圆盘、C 分别为轴承的支撑刚度和阻尼，zbF 、zbM 分别为轴力和力矩，ybF 、ybM 分别为轴承所在节点 y 方向的作用别为齿联轴器所在节点 z 方向的作用力和力矩，yF 、M点 y 方向的作用力和力矩。轴器-转子任意节点，在其 y 和 z 方向分别产生平动位移和-转子各节点的位移矢量为：Tu y z θ θ =
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH113

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本文编号：2638735