磨机传动系统有限元模型修正的关键问题研究

发布时间：2020-11-17 15:42

　　 大型磨机传动系统结构复杂,其中存在着众多不确定性因素,然而目前在结构动力学分析领域中,有限元仿真技术主要是在确定性框架内进行的研究,很少考虑传动系统中的不确定性因素对系统有限元模型动态特性造成的影响,使得模型无法正确地反映系统的动力学特性,导致仿真结果不能有较好的工业应用。而且当前的模型修正方法多是基于模态参数和频率响应函数的模型修正方法,基于时域响应的模型修正方法并不多见。研究分析传动系统中的不确定性因素以及探索基于时域响应的模型修正方法,对有限元方法的发展和应用具有重要意义。本文以大型磨机传动系统为研究对象,通过试验测试和理论建模相结合的手段,对传动系统中存在的不确定性参数进行了分析和识别,最后建立了能够正确反映运行状态下传动系统位移响应的有限元模型。具体内容如下:(1)基于相似理论设计并搭建了适合实验室条件的传动系统试验台;以试验台的一级齿轮传动系统为研究对象,基于分层思想将其分为不同的子结构,分析了各子结构中存在的不确定性因素,并建立了考虑不确定性因素的各子结构有限元模型。(2)设计并实施了模态试验;基于模态试验数据,以传动轴子结构和轴承子结构的设计参数为待修正参数,使用基于响应面的有限元模型修正技术,对子结构有限元模型进行了修正。(3)通过基于理论力学的石川算法计算得到了齿轮副的时变啮合刚度;以时变啮合刚度的计算结果为目标值,使用响应面法修正了啮合轮齿子结构的有限元模型。(4)设计并实施了传动系统运行状态下的位移响应试验;然后基于动响应试验结果修正了支撑座子结构的有限元模型;最后将各子结构模型组合为传动系统整体有限元模型,并将位移响应的仿真结果与试验结果进行对比分析,结果表明有限元模型能够准确地反映传动系统的位移响应。
【学位单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TH132
【部分图文】：

有与原生系统相似的组成要素，然后便是依据相似的序组合。所以，在进行大型磨机传动系统的相似传动系统设素进行慎重选择，而且要注意组成要素间序结构的相似。统的设计一般分为如下步骤：对原生系统中组成要素的数量、特征，以及序结构进行识选择并构建相似系统的组成要素，使其与原生系统的组成特征上相似；根据原生系统的序结构对相似系统的组成要素进行组合，似系统。验台的设计及搭建1 为某 7.9 米磨机传动系统，该传动系统包含：1-电机，2-减速箱，4-低速齿轮副，5-高速齿轮副，6-输出端联轴器，（包括齿轮副、筒体）。以该传动系统为原生系统，基于论设计并搭建相似传动系统的试验装置。

传动系统试验台的研制及有限元建模图 2.1 可知原生系统包含的组成要素为：2 对齿轮副、4 根传动轴、电机、联轴器以及轴承。根据原生系统的组成要素进行相关零部件的选择，并根据原生系统的序结构对相似系统的组成要素进行组合，最终搭建得到的传动系统试验台如图 2.2 所示。

传动系统试验台的研制及有限元建模大，无法用于后续的研究中。年来，以分层思想为核心，通过修正子结构有限元模型获得整分层修正方法正在迅速发展。针对复杂的机械设备，该方法首定因素少、误差小、耦合程度低的简单子结构，然后对子结构别子结构中的不确定性参数，最后将修正后的子结构进行组整体有限元模型[41]。该方法能够有效地处理复杂结构中不确难以建立的问题。以试验台的一级齿轮传动系统为研究对象，如图 2.3 所示，基零部件在结构上的连接关系将传动系统拆分为 5 个子结构，
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本文编号：2887666