风电齿轮箱两级行星齿轮传动系统的非线性动力学特性
发布时间：2021-06-22 09:06
考虑风电齿轮箱两级行星轮系传动系统各齿轮副的时变啮合刚度、综合啮合误差和齿侧间隙等非线性因素的基础上,建立了广义坐标下增速齿轮箱两级行星齿轮传动系统的动力学模型,采用变步长Gill积分法对该模型进行求解;采用分岔图、相图、FFT频谱图、poincaré截面图及最大Lyapunov指数图分析了激励频率和啮合阻尼比对系统振动响应及分岔特性的影响。结果表明:系统在多种非线性因素的耦合作用下会表现出丰富的非线性动力学行为,随着激励频率的增大,系统在混沌运动、拟周期运动和倍周期运动之间切换和变化,且退出混沌的方式多为倒分岔;在保证系统传动效率的前提下适当提高系统的啮合阻尼比,能够明显弱化和抑制系统的混沌运动,减小其振动幅度,对提高系统的稳定性具有一定的作用。
【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(15)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
阻尼比ξ=0.05时时间历程图、相图、FFT频谱图和poincaré截面图
图12 阻尼比ξ=0.05时时间历程图、相图、FFT频谱图和poincaré截面图如图所示,当ξ=0.05时,系统处于拟6周期状态,此时其Poincaré截面为6个集中散点组成的小团,相轨迹类似于6周期运动,为6条具有一定宽度的闭合曲线带,对应的FFT频谱图上存在nΩ1/6分频成分。当阻尼系数ξ增大到0.106时,如图9和图13所示,此时系统的Poincaré截面会由两个环面收敛为两个单点,对应的最大Lypapunov指数为-0.010 04,说明此时系统处于典型的二周期运动状态。
单级2K-H行星排集中参数模型如图2所示。其中,θm(m=cj,sj,rj,pij)为各构件的扭转角位移,以um=rbmθm表示各构件的扭转线位移;kspij、cspij、2bspij、espij分别表示第j级行星轮系中太阳轮和第i个行星轮啮合副间的时变啮合刚度、啮合阻尼、齿侧间隙及综合啮合误差,类似的,krpij、crpij、2brpij、erpij为第j级行星轮系中内齿圈与第i个行星轮啮合副的相关参数。各齿轮的结构参数分别由齿数Zm、分度圆半径rm、质量Mm和转动惯量Im表示,α表示其压力角。根据行星轮系中各齿轮的转动频率和齿数以及相对运动原理,可以推导出单级行星排的啮合频率,表达式为:ω mj = ω sj Ζ sj Ζ rj Ζ sj +Ζ rj =ω cj Ζ rj ?????? ??? (1)
【参考文献】：
期刊论文
[1]内外激励下风电齿轮传动系统的非线性动力学特性[J]. 向玲,高楠,唐亮,郭鹏飞. 振动与冲击. 2018(05)
[2]风力机行星齿轮传动系统动力学研究综述[J]. 邱星辉,韩勤锴,褚福磊. 机械工程学报. 2014(11)
[3]两级行星轮系分岔与混沌特性研究[J]. 李晟,吴庆鸣,张志强,陈冲明. 中国机械工程. 2014(07)
[4]风电齿轮箱多级行星齿轮耦合传动系统数学建模及振型[J]. 王均刚,王勇,霍志璞. 四川大学学报(工程科学版). 2013(03)
[5]行星齿轮系扭转非线性振动建模与运动分岔特性研究[J]. 李同杰,朱如鹏,鲍和云,项昌乐,刘辉. 机械工程学报. 2011(21)
[6]2K-H行星齿轮传动非线性动力学[J]. 孙智民,季林红,沈允文. 清华大学学报(自然科学版). 2003(05)
硕士论文
[1]兆瓦级风力发电机随机风载荷预测及齿轮传动系统动力学研究[D]. 孔强.山东大学 2016
本文编号：3242564
【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(15)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
阻尼比ξ=0.05时时间历程图、相图、FFT频谱图和poincaré截面图
图12 阻尼比ξ=0.05时时间历程图、相图、FFT频谱图和poincaré截面图如图所示,当ξ=0.05时,系统处于拟6周期状态,此时其Poincaré截面为6个集中散点组成的小团,相轨迹类似于6周期运动,为6条具有一定宽度的闭合曲线带,对应的FFT频谱图上存在nΩ1/6分频成分。当阻尼系数ξ增大到0.106时,如图9和图13所示,此时系统的Poincaré截面会由两个环面收敛为两个单点,对应的最大Lypapunov指数为-0.010 04,说明此时系统处于典型的二周期运动状态。
单级2K-H行星排集中参数模型如图2所示。其中,θm(m=cj,sj,rj,pij)为各构件的扭转角位移,以um=rbmθm表示各构件的扭转线位移;kspij、cspij、2bspij、espij分别表示第j级行星轮系中太阳轮和第i个行星轮啮合副间的时变啮合刚度、啮合阻尼、齿侧间隙及综合啮合误差,类似的,krpij、crpij、2brpij、erpij为第j级行星轮系中内齿圈与第i个行星轮啮合副的相关参数。各齿轮的结构参数分别由齿数Zm、分度圆半径rm、质量Mm和转动惯量Im表示,α表示其压力角。根据行星轮系中各齿轮的转动频率和齿数以及相对运动原理,可以推导出单级行星排的啮合频率,表达式为:ω mj = ω sj Ζ sj Ζ rj Ζ sj +Ζ rj =ω cj Ζ rj ?????? ??? (1)
【参考文献】：
期刊论文
[1]内外激励下风电齿轮传动系统的非线性动力学特性[J]. 向玲,高楠,唐亮,郭鹏飞. 振动与冲击. 2018(05)
[2]风力机行星齿轮传动系统动力学研究综述[J]. 邱星辉,韩勤锴,褚福磊. 机械工程学报. 2014(11)
[3]两级行星轮系分岔与混沌特性研究[J]. 李晟,吴庆鸣,张志强,陈冲明. 中国机械工程. 2014(07)
[4]风电齿轮箱多级行星齿轮耦合传动系统数学建模及振型[J]. 王均刚,王勇,霍志璞. 四川大学学报(工程科学版). 2013(03)
[5]行星齿轮系扭转非线性振动建模与运动分岔特性研究[J]. 李同杰,朱如鹏,鲍和云,项昌乐,刘辉. 机械工程学报. 2011(21)
[6]2K-H行星齿轮传动非线性动力学[J]. 孙智民,季林红,沈允文. 清华大学学报(自然科学版). 2003(05)
硕士论文
[1]兆瓦级风力发电机随机风载荷预测及齿轮传动系统动力学研究[D]. 孔强.山东大学 2016
本文编号：3242564
本文链接：https://www.wllwen.com/jixiegongchenglunwen/3242564.html
