含齿面摩擦的封闭差动行星轮系效率计算及均载特性分析

发布时间：2020-11-12 01:14

　　 封闭差动行星轮系分多条路径传递功率,传递功率大、结构紧凑,广泛应用于舰船等大功率场合。但封闭差动行星轮系功率流路径较多,结构复杂,若结构设计不合理,会使系统内部出现功率循环(封闭功率),严重降低系统效率。封闭差动行星轮系构件较多,载荷的均匀分配对于提高系统的传动质量及使用寿命具有重要意义。本文以大功率船用封闭差动行星轮系为研究对象,研究了系统的功率流、传动效率、动力学均载特性及浮动特性;采用虚拟样机技术ADAMS对系统进行运动学和动力学仿真。推导了封闭差动行星轮系的传动比,分析了功率分配系数对功率流的影响,得出了系统无功率循环的必要条件;采用基于弹流润滑理论的摩擦系数模型,分析了不同输入功率、输入转速、齿宽、螺旋角、模数、压力角、粗糙度以及润滑油粘度对效率的影响;分析得出了系统的结构参数及润滑油选取原则。建立了考虑齿面摩擦的弯-扭-轴耦合动力学模型,采用集中质量法推导了系统动力学微分方程,采用ODE45数值积分法求解了动力学微分方程,得到了系统的位移及动态啮合力。计算了封闭级和差动级的均载系数,分析了不同的输入转速、输入功率以及摩擦系数对差动级和封闭级均载特性的影响。得到了封闭级和差动级中心轮浮动轨迹,分析了系统在不同输入转速及输入功率下的浮动特性,验证了对均载特性的分析。在UG中建立了封闭差动行星轮系三维实体模型,进行了行星轮系的虚拟装配,在ADAMS中建立了虚拟样机的仿真模型,给出了接触力的计算模型及接触刚度计算方法;仿真得出系统的动态传动比,并与理论计算值进行了对比,验证了虚拟样机模型的正确性。对系统的传动效率及均载特性进行了仿真并与理论计算结果进行了对比,验证了理论模型的正确性。
【学位单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH132.425
【部分图文】：

图 1.1 封闭差动行星轮系传动简图轮系由封闭级和差动级构成，差动级(太阳轮 Zs1、行星轮 差动行星轮系，行星架 H1转动，封闭级（太阳轮 Zs2、行星度的星型轮系，行星架固定，Zg1、Zg2、Zf1、Zf2分别为差圈。输入扭矩 TD经差动级太阳轮 Zs1输入，一路经差动级级内齿圈 Zr1分流到封闭级太阳轮 Zs2，再由封闭级内齿圈星架汇流后输出给负载 TL。动行星轮系三维结构图如图 1.2 所示。

图 1.2 封闭差动行星轮系三维结构图1.4 本文研究内容本文以船用大功率两级封闭差动行星齿轮传动系统为研究对象，研究系统的功率流，功率流和效率的关系以及不同工况、结构设计参数以及润滑油条件对系统效率的影响。建立考虑齿轮摩擦的弯—扭—轴耦合人字齿封闭差动行星轮系动力学模型，研究系统在不同工况下的均载特性及浮动特性。采用 ADAMS 虚拟样机技术对封闭差动行星齿轮传动系统均载特性及效率进行仿真，并与理论计算值进行对比。具体研究内容包括以下几个方面。（1）封闭差动行星轮系功率流分析及效率计算通过计算得出了单元传动比和功率分配系数之间的关系，得出系统无功率循环条件，并绘出了封闭差动行星轮系的功率流图谱。以基于弹流润滑理论的摩擦系数计算模型为基础，分析不同的结构设计参数、工况及润滑条件对封闭差动行星轮系效率的影响，并总结出结构设计参数及润滑油的选择原则。（2）人字齿封闭差动行星轮系弯—扭—轴耦合动力学模型研究对传动系统各构件进行受力分析及啮合相位计算，采用集中质量法建立考虑齿面摩擦的弯

模数对摩擦系数的影响
【参考文献】

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本文编号：2880023