齿轮非线性系统的数值仿真与功率流分析

发布时间：2020-07-08 01:06

【摘要】： 齿轮系统在各种工业设备中广泛应用,其工作时产生的振动和噪声是造成机器设备动态性能恶化的主要因素之一。对齿轮系统非线性动力学进行研究,是齿轮系统振动和噪声控制技术领域的热点,也是齿轮系统振动噪声领域研究的前沿课题和发展方向。振动量的大小直接决定于能量输入的强度,以振动功率流对结构振动特性进行评价的方法,已在很多工程领域得到应用;这种基于振动能量分析的方法可以较传统的动力响应分析更好地揭示振动系统的综合动态特性,因而受到越来越多的重视。本文以罗茨风机的振动噪声控制问题为背景,对将功率流方法应用于齿轮系统非线性动力学进行了探讨,可以为分析非线性齿轮系统的振动和噪声,合理有效的设计齿轮系统参数提供有益的参考。 本文首先通过对齿轮系统进行合理简化,建立了单自由度非线性齿轮系统动力学模型,在模型中综合考虑了时变啮合刚度、齿侧间隙、综合误差等非线性因素。在动力学建模的基础上对该系统的振源功率进行了分析,并探讨了应用能量分析研究系统非线性振动特性的方法;对于周期运动,以经典意义的功率流评价其稳态振动强度;对于非周期运动,以时间平均功率的长期趋向描述系统的振动能量水平。 随后推导了系统运动方程和振动功率流函数的时域仿真算法,并利用Runge-Kutta-Felhberg方法,对模型进行数值求解。通过对非线性齿轮系统的运动进行数值仿真,并根据Poincare截面原理,运用点映射、胞映射等图解方法,对系统的运动进行判定,对时不变啮合刚度和时变啮合刚度齿轮系统的运动进行对比分析,研究了齿轮系统的周期运动、拟周期运动、混沌和分岔特性。进一步对确定参数对应的系统运动状态进行了功率流计算分析,并通过与系统全局吸引域以及关于特定参数的分岔特性的比较,研究了系统功率流变化与系统运动变化的内在关系,揭示了决定系统功率流水平的主要因素以及主要系统参数对其功率流水平的影响规律。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TH132.41
【图文】：

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本文编号：2745874