齿轮传动时变啮合刚度计算及其动态特性仿真分析

发布时间：2020-06-13 18:10

【摘要】：齿轮传动系统是应用最广的动力传递装置,是车辆、机械、航空航天、冶金、电力、煤炭等工程领域中的关键机械部件。齿轮的动力学仿真作为一种技术手段常用于模拟齿轮传动系统的动态特性,可较真实的描述系统的运行、演变及其发展过程,分析和优化系统各参数,以满足系统设计的目的。齿轮动力学模型复杂及参数众多,其中时变啮合刚度是齿轮传动系统的主要参数,各模型参数及参数间可能存在的相互耦合对系统动态特性的影响显著程度不同,因此进一步开展对齿轮系统动态特性的分析以及啮合刚度计算方法的研究具有重要意义。本论文的主要研究工作如下:(1)齿轮时变啮合刚度的计算。结合势能解析法与有限元法,利用APDL参数化语言建立精确的渐开线齿轮模型,在有限元分析结果中提取啮合轮齿的应变能及接触区域的接触力,基于小变形弹性理论,得到齿轮的啮合刚度。数值算例验证了本文方法的有效性和通用性,并进一步研究了典型装配误差形式、齿轮修形和表层改性工艺对齿轮啮合刚度的影响。(2)制造工艺对齿轮动态特性的影响。考虑不同制造工艺建立齿轮动力学模型,对其进行数值求解,得到其动态传递误差(DTE)和动态啮合力(DMF)的变化曲线。结果表明,轴倾斜误差增加了DTE和DMF的振荡幅值,降低了齿轮传动的稳定性;齿轮修形能大幅度降低响应的振荡幅值,减小齿轮传动过程中的冲击振动,提高齿轮传动性能。此外,对齿轮传动系统分叉混沌特性也进行了研究,这为设计出更高性能要求的齿轮系统提供了理论指导。(3)齿轮动态特性影响因素分析。采用全局灵敏度分析方法,研究齿轮动力学模型参数及各参数间的耦合对DTE和DMF的影响。结果表明,齿侧间隙和啮合刚度是影响齿轮动态传动精度的主要因素,啮合刚度、啮合阻尼和支撑阻尼的相互耦合对齿轮动态啮合力有显著影响,齿轮的传动稳定性主要取决于啮合刚度和支撑阻尼。本论文的研究结果对齿轮箱的制造工艺具有一定的指导意义。
【图文】：

图 2. 8 齿轮啮合有限元模型个啮合周期内的齿轮时变啮合刚度件中的 contact174 及 target170 单元组接触对，以确保有效的接触分析从动轮固定，如图 2.9 所示。将一，通过有限元后处理提取所需要置的啮合刚度，在每一个位置计算计算，直至完成整个啮合周期的时

图 2. 22 齿顶圆角半径示意图图 2. 23 齿顶圆角半径对时变啮合刚度的影响对时变啮合刚度的影响0 5 10 15 200.91.01.11.21.31.41.51.61.7rt=0rt=0.5mmrt=1mmrt=1.5mm主动轮旋转角度(o)啮合刚度(N/m) 108
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH132.41

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 张斌生;周建星;章翔峰;;典型故障对直齿轮啮合刚度的影响[J];机床与液压;2019年07期

2 张强;刘晓宇;汪玉兰;何鸣;;一种斜齿轮啮合刚度的简易求解方法[J];遵义师范学院学报;2017年01期

3 彭伟;倪利勇;于楚泓;;考虑时变啮合刚度的齿轮动态啮合力分析[J];装备制造技术;2017年07期

4 冯刚;李彦彬;高虹霓;陈战辉;;裂纹对弧齿锥齿轮扭转啮合刚度影响分析[J];振动与冲击;2012年08期

5 刘刚;阎石林;;齿轮扭转啮合刚度数值计算方法研究[J];煤矿机械;2012年11期

6 冯刚;王三民;李彦彬;;一种分析裂纹对弧齿锥齿轮扭转啮合刚度影响的方法[J];机械传动;2011年07期

7 蔡守宇;王三民;袁茹;;基于规划法的弧齿锥齿轮扭转啮合刚度特性研究[J];机械科学与技术;2010年07期

8 杨承三;杨建明;;齿轮综合啮合刚度对三环减速机动态性能的影响分析[J];机械工程师;2008年08期

9 刘国华;李亮玉;赵继学;;考虑反向齿面啮合力的齿轮系统时变啮合刚度的研究[J];天津工业大学学报;2006年06期

10 李瑰贤,马亮,林少芬;宽斜齿轮副啮合刚度计算及扭振特性的研究[J];南京理工大学学报(自然科学版);2002年01期

相关会议论文 前10条

1 刘凯;卫一多;马朝锋;陈润霖;;增速行星轮系参数对其动力学特性的影响[A];陕西省机械工程学会第九次代表大会会议论文集[C];2009年

2 尹华兵;王明成;周广明;;行星齿轮啮合刚度及其相位差的建模与仿真[A];2008中国汽车工程学会年会论文集[C];2008年

3 张明;赵志宏;邢海军;;考虑摩擦的含故障齿轮系统非线性动力学分析[A];第十四届全国非线性振动暨第十一届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集与会议议程[C];2013年

4 崔亚辉;刘占生;叶建槐;;齿轮-转子耦合系统的振动特性研究:建模、仿真[A];第八届全国动力学与控制学术会议论文集[C];2008年

5 尹华兵;周广明;;行星齿轮传动非线性虚拟样机及其对均载特性的影响研究[A];第八届中国CAE工程分析技术年会暨2012全国计算机辅助工程（CAE）技术与应用高级研讨会论文集[C];2012年

6 蒋东翔;赵明浩;李少华;;风力机圆柱齿轮动态特性研究[A];第9届全国转子动力学学术讨论会ROTDYN'2010论文集[C];2010年

7 崔亚辉;刘占生;叶建槐;;间隙非线性齿轮-转子系统的不平衡响应研究[A];第八届全国转子动力学学术讨论会论文集[C];2008年

8 王建军;韩勤锴;李其汉;;考虑延长啮合时齿轮参数振动稳定性[A];第二十二届全国振动与噪声应用学术会议论文集[C];2009年

9 赵广;苏钧聪;韩清凯;史妍妍;;航空花键-转子系统动力学特性研究[A];第十五届全国非线性振动暨第十二届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集[C];2015年

10 程哲;胡茑庆;秦国军;;基于多模型的齿根疲劳裂纹齿轮寿命预测总体方案探讨[A];2008年全国振动工程及应用学术会议暨第十一届全国设备故障诊断学术会议论文集[C];2008年

相关博士学位论文 前10条

1 石慧荣;腹板式斜齿轮传动的啮合刚度计算及其压电减振分析[D];兰州交通大学;2018年

2 樊继开;含裂纹齿轮的时变啮合刚度计算及裂纹辨识研究[D];华中科技大学;2017年

3 刘鹏;微线段齿轮接触性能及啮合刚度理论与实验研究[D];合肥工业大学;2016年

4 常乐浩;平行轴齿轮传动系统动力学通用建模方法与动态激励影响规律研究[D];西北工业大学;2014年

5 黄超;少齿差行星减速器动态特性分析及非线性振动研究[D];重庆大学;2013年

6 李国彦;复合行星齿轮传动系统损伤建模与故障诊断技术研究[D];山东大学;2017年

7 王峰;人字齿轮传动系统振动特性分析与试验研究[D];西北工业大学;2014年

8 朱增宝;封闭差动人字齿轮传动系统均载及动力学特性分析研究[D];南京航空航天大学;2013年

9 黄毅;车辆传动系统非线性振动响应灵敏度与动力学修改研究[D];北京理工大学;2015年

10 魏莎;含区间不确定性参数的风电齿轮传动系统动力学特性研究[D];清华大学;2015年

相关硕士学位论文 前10条

1 李安民;齿轮传动时变啮合刚度计算及其动态特性仿真分析[D];郑州大学;2019年

2 徐静;含误差与修形的人字齿轮啮合刚度计算方法[D];湖南大学;2018年

3 王磊;变转速下风电行星轮系动力学特性研究[D];东北石油大学;2018年

4 李晨阳;考虑粗糙齿面的传动齿轮动态啮合刚度计算[D];长安大学;2018年

5 郝安帮;啮合刚度影响因素研究及齿轮动力学仿真[D];西安建筑科技大学;2018年

6 刘潇波;齿轮传动系统的非线性动力学数值仿真分析[D];华北电力大学(北京);2018年

7 王刚强;修形斜齿轮啮合刚度解析模型与系统振动特性研究[D];重庆大学;2018年

8 张珂铭;齿面剥落行星轮系故障激励与动态响应特性研究[D];重庆大学;2018年

9 冯然娇;含剥落故障的直齿轮系统啮合特性及振动响应研究[D];东北大学;2017年

10 王久健;故障齿轮时变啮合刚度计算方法及其动力学建模仿真[D];石家庄铁道大学;2015年

，

本文编号：2711548