斜齿轮多间隙非线性耦合系统动力学研究
发布时间：2020-12-14 20:16
齿轮传动系统是机械传动系统的重要组成部分。随着科学技术的进步和机械行业的发展,对齿轮系统提出了更高要求,高转速、低噪声成为发展方向。加强对齿轮系统动力学的研究,是提高传动系统性能的重要途径。深入研究齿轮系统的动力学参数,对全面分析齿轮传动系统的动态特性,提高机械传动系统性能有重要意义。本文以斜齿圆柱齿轮传动系统为研究对象,以齿轮系统动力学理论为基础,在全面考虑时变啮合刚度、传递误差、齿侧间隙和轴承游隙等非线性因素下,建立了更符合实际情况的齿轮系统弯-扭-轴-摆多间隙耦合非线性模型。利用Runge-Kutta数值积分算法对系统动力学方程求解,得到系统动态响应结果,对结果进行分析比较,并讨论了多个动力学参数对系统动态特性的影响。首先,阐述了刚度激励和误差激励的产生机理,对啮合时变刚度进行了Fourier级数数值模拟,并分析了齿轮重合度以及转速与时变刚度的关系；对两种误差类型进行了分析,并作了数值模拟的近似处理。最终将两种激励进行合成,作为齿轮系统的输入。其次,分别研究了几种不同的建模方法和模型类型。采用集中质量法,建立了弯-扭-轴-摆的非线性动力学模型,并依据模型建立了动力学微分方程组。由...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
论文的主体结构
对数是不断变化的，随时间成周期性变化规律，且轮齿从齿根到齿顶的弹性变形也不相同，故在齿轮副的连续运转过程中，齿轮啮合综合刚度是关于时间的函数。轮齿啮合刚度是指齿轮在整个啮合区中(如图2.1中A一D段)，参与啮合的各对轮齿的综合刚度，它主要与单齿弹性变形、单对齿的综合弹性变形(综合刚度)以及齿轮重合度有关[45〕。对于渐开线直齿圆柱齿轮，一方面，随时间的变化啮合轮齿的对数也不同，在齿轮重合度的左右交替变化。假设齿轮重合度在l一2之间，那么啮合区中就分为单齿啮合区和双齿啮合区。所以在整个啮合过程中，随单、双齿啮合区的交替出现，齿轮啮合综合刚度也交替成周期变化，如图2.1所示。百戊川川川川川川11)图2.1啮合刚度变化规律 Fig.2.1Theregulationofthetimevar”ng meshingsti而 essofgea招学学 学遥叫 叫龟 龟\\\\\\\\\\\\\\\、道 道心式 式双双巷巷〕区区 区区区区区区区和和 和汗 汗汗汗汗汗效庭庭氢区区际 际 际际 际际 际盯 盯月一图2Fig.222单齿弹性变形变化规律 Theregu】 ationoftheelastie defon.ationofsingletooth另一方面，单齿弹性变形是指单个轮齿的齿面在啮合力作用下产生的弹性变形，根据变形的形式不同
合轮齿的交替不是突变的。因此，斜齿轮轮齿的啮合综合刚度虽然也是随时间周期性变化的，但不像直齿轮存在阶跃型突变，而是在某一均值下的微小波动。其典型变化曲线如图2.3所示。几!!︸1、‘、，_{厂/、一一、产‘\“l少Jee||.I.勺+r||\一一一厂、。，l卜l叹犷，t.又、+︸声介︸、图2.3典型的斜齿轮啮合综合刚度曲线 Fig.2.3ThetyPiealsyntheticsti而 esseurveoftheheliealgears由上图可以看出，斜齿轮系统啮合综合刚度是多个单齿刚度的合成，并呈现出类似于正弦曲线的变化规律，不同的是变化周期间隔与重合度有关。综上所述，齿轮轮齿由于啮合过程中单、双齿对交替啮合，导致轮齿综合啮合刚度的周期性变化，引起对齿轮系统的动态激励;同时
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于MATLAB GUI软件制作方法的研究与实现[J]. 宗节保,段柳云,王莹,段柳浠,李昕. 电子设计工程. 2010(07)
[2]基于ANSYS的塔机传动齿轮的模态分析[J]. 张楠. 建筑机械化. 2010(03)
[3]齿轮—转子耦合系统的动态响应及齿侧间隙对振幅跳跃特性的影响[J]. 崔亚辉,刘占生,叶建槐. 机械工程学报. 2009(07)
[4]铝锭堆垛机传动系统齿轮的有限元模态分析[J]. 芮执元,张伟华. 新技术新工艺. 2009(01)
[5]齿轮传动系统非线性动力学特性分析[J]. 杨献恩,武丽梅,王丹,张艳雷. 机械工程师. 2008(12)
[6]推土机终传动齿轮的模态分析[J]. 袁卫华. 工程机械. 2008(06)
[7]含间隙和时变刚度的齿轮系统非线性动力学模型的研究[J]. 刘国华,李亮玉,李培明,李纪勇. 机械设计. 2008(05)
[8]一种改进的齿轮非线性动力学模型[J]. 唐进元,陈思雨,钟掘. 工程力学. 2008(01)
[9]基于刚度矩阵单元的斜齿轮传动系统耦合振动有限元分析[J]. 王庆,张以都,黎定仕,张洪伟. 组合机床与自动化加工技术. 2008(01)
[10]微车变速器的轴承-齿轮轴系非线性三维接触动态特性研究[J]. 韩国胜,杨为,李武靖. 振动与冲击. 2007(11)
博士论文
[1]齿轮传动系统耦合振动响应及抗冲击性能研究[D]. 杨成云.重庆大学 2006
硕士论文
[1]基于有限元法的风力发电机齿轮传动系统动态特性研究及优化设计[D]. 周海建.重庆大学 2008
[2]齿轮副啮合传动的动力学特性研究[D]. 张林.山东大学 2008
[3]一种新的齿轮非线性振动数学模型建模与分析求解研究[D]. 陈思雨.中南大学 2007
[4]齿轮副非线性动力学模型的建立与分析[D]. 宋少芳.吉林大学 2007
[5]齿轮箱系统耦合动态特性研究[D]. 罗家元.重庆大学 2004
[6]单对齿轮系统间隙非线性动力学研究[D]. 刘梦军.西北工业大学 2002
本文编号：2916962
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
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对数是不断变化的，随时间成周期性变化规律，且轮齿从齿根到齿顶的弹性变形也不相同，故在齿轮副的连续运转过程中，齿轮啮合综合刚度是关于时间的函数。轮齿啮合刚度是指齿轮在整个啮合区中(如图2.1中A一D段)，参与啮合的各对轮齿的综合刚度，它主要与单齿弹性变形、单对齿的综合弹性变形(综合刚度)以及齿轮重合度有关[45〕。对于渐开线直齿圆柱齿轮，一方面，随时间的变化啮合轮齿的对数也不同，在齿轮重合度的左右交替变化。假设齿轮重合度在l一2之间，那么啮合区中就分为单齿啮合区和双齿啮合区。所以在整个啮合过程中，随单、双齿啮合区的交替出现，齿轮啮合综合刚度也交替成周期变化，如图2.1所示。百戊川川川川川川11)图2.1啮合刚度变化规律 Fig.2.1Theregulationofthetimevar”ng meshingsti而 essofgea招学学 学遥叫 叫龟 龟\\\\\\\\\\\\\\\、道 道心式 式双双巷巷〕区区 区区区区区区区和和 和汗 汗汗汗汗汗效庭庭氢区区际 际 际际 际际 际盯 盯月一图2Fig.222单齿弹性变形变化规律 Theregu】 ationoftheelastie defon.ationofsingletooth另一方面，单齿弹性变形是指单个轮齿的齿面在啮合力作用下产生的弹性变形，根据变形的形式不同
合轮齿的交替不是突变的。因此，斜齿轮轮齿的啮合综合刚度虽然也是随时间周期性变化的，但不像直齿轮存在阶跃型突变，而是在某一均值下的微小波动。其典型变化曲线如图2.3所示。几!!︸1、‘、，_{厂/、一一、产‘\“l少Jee||.I.勺+r||\一一一厂、。，l卜l叹犷，t.又、+︸声介︸、图2.3典型的斜齿轮啮合综合刚度曲线 Fig.2.3ThetyPiealsyntheticsti而 esseurveoftheheliealgears由上图可以看出，斜齿轮系统啮合综合刚度是多个单齿刚度的合成，并呈现出类似于正弦曲线的变化规律，不同的是变化周期间隔与重合度有关。综上所述，齿轮轮齿由于啮合过程中单、双齿对交替啮合，导致轮齿综合啮合刚度的周期性变化，引起对齿轮系统的动态激励;同时
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于MATLAB GUI软件制作方法的研究与实现[J]. 宗节保,段柳云,王莹,段柳浠,李昕. 电子设计工程. 2010(07)
[2]基于ANSYS的塔机传动齿轮的模态分析[J]. 张楠. 建筑机械化. 2010(03)
[3]齿轮—转子耦合系统的动态响应及齿侧间隙对振幅跳跃特性的影响[J]. 崔亚辉,刘占生,叶建槐. 机械工程学报. 2009(07)
[4]铝锭堆垛机传动系统齿轮的有限元模态分析[J]. 芮执元,张伟华. 新技术新工艺. 2009(01)
[5]齿轮传动系统非线性动力学特性分析[J]. 杨献恩,武丽梅,王丹,张艳雷. 机械工程师. 2008(12)
[6]推土机终传动齿轮的模态分析[J]. 袁卫华. 工程机械. 2008(06)
[7]含间隙和时变刚度的齿轮系统非线性动力学模型的研究[J]. 刘国华,李亮玉,李培明,李纪勇. 机械设计. 2008(05)
[8]一种改进的齿轮非线性动力学模型[J]. 唐进元,陈思雨,钟掘. 工程力学. 2008(01)
[9]基于刚度矩阵单元的斜齿轮传动系统耦合振动有限元分析[J]. 王庆,张以都,黎定仕,张洪伟. 组合机床与自动化加工技术. 2008(01)
[10]微车变速器的轴承-齿轮轴系非线性三维接触动态特性研究[J]. 韩国胜,杨为,李武靖. 振动与冲击. 2007(11)
博士论文
[1]齿轮传动系统耦合振动响应及抗冲击性能研究[D]. 杨成云.重庆大学 2006
硕士论文
[1]基于有限元法的风力发电机齿轮传动系统动态特性研究及优化设计[D]. 周海建.重庆大学 2008
[2]齿轮副啮合传动的动力学特性研究[D]. 张林.山东大学 2008
[3]一种新的齿轮非线性振动数学模型建模与分析求解研究[D]. 陈思雨.中南大学 2007
[4]齿轮副非线性动力学模型的建立与分析[D]. 宋少芳.吉林大学 2007
[5]齿轮箱系统耦合动态特性研究[D]. 罗家元.重庆大学 2004
[6]单对齿轮系统间隙非线性动力学研究[D]. 刘梦军.西北工业大学 2002
本文编号：2916962
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