非线性悬挂齿轮系统的动力学特性研究

发布时间：2017-05-11 17:14

  本文关键词：非线性悬挂齿轮系统的动力学特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近代以来,齿轮传动被普遍的应用于航空、航天、医疗器械等工业部门,但是齿轮传动系统实质为非线性系统,为了适应现代工业的发展,我们很有必要提高其精度,减小其振动和噪音,由此对齿轮非线性行为的研究变的尤为重要。本文重点基于通常的直齿圆柱齿轮进行探究,先后建立了时不变啮合刚度下非线性悬挂齿轮系统的动力学模型、时变啮合刚度下非线性悬挂齿轮系统的动力学模型和故障参数下非线性悬挂齿轮系统的动力学模型。运用RK4算法分别对上述三种模型进行数值运算,得到了各个模型下的分岔、Lyapunov指数、Lyapunov维数、啮合曲线、相图、Poincaré截面、动载荷、时间历程和FFT图。采用由数值运算所获得的一系列动力学响应,详细研究了各个模型下当单个参数不断改变时齿轮系统相应的动力学特性;采用二维参数分岔彩图研究了上述三种模型下当两个参数同时变化时齿轮系统的动力学特性,得到了齿轮相应的倍周期、加周期和混沌等非线性行为,具体结果分析如下:(1)本文分别研究了时不变啮合刚度下、时变啮合刚度下和故障参数下非线性悬挂齿轮系统在单参和双参条件下的分岔行为,分析发现:倍周期分岔、逆倍周期分岔、加周期分岔、条形混沌运动、带状混沌运动和连续混沌运动在齿轮系统的动力学行为中具有普遍存在性。(2)通过单参和双参分岔图,可以轻易找出齿轮系统在各个模型下的最优工作区间,但是对比发现:两参数同时变化时讨论齿轮系统的动力学行为更科学、更具有必要性和现实指导意义。(3)通过四种故障参数下非线性悬挂齿轮系统的动力学特性与正常状态下非线性悬挂齿轮系统的动力学特性相对比,可以发现:四种故障参数对于齿轮系统的正常运转具有一定的干扰作用,此结论可以为齿轮系统的故障诊断提供一定的理论依据。
【关键词】：齿轮 非线性动力学 Lyapunov指数 Lyapunov维数 双参分岔图
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-13
• 1.1 本文的研究背景和意义8
• 1.2 齿轮系统动力学的研究现状8-10
• 1.3 齿轮系统动力学目前的主要研究手段10-11
• 1.3.1 相图和Poincaré映射10
• 1.3.2 FFT频谱10-11
• 1.3.4 Lyapunov指数11
• 1.4 本文的研究内容和安排11-13
• 2 非线性悬挂齿轮系统的动力学模型及运动方程13-19
• 2.1 引言13
• 2.2 含齿侧间隙的非线性齿轮动力学模型13-14
• 2.3 线性悬挂齿轮系统的动力学运动微分方程14-18
• 2.4 非线性悬挂齿轮系统的动力学运动微分方程18
• 2.5 本章小结18-19
• 3 时不变啮合刚度下非线性悬挂齿轮系统的动力学特性分析19-37
• 3.1 引言19
• 3.2 无量纲阻尼对齿轮动力学特性的影响19-24
• 3.3 无量纲激励频率对齿轮动力学特性的影响24-28
• 3.4 无量纲外载荷对齿轮动力学特性的影响28-33
• 3.5 基于无量纲转速比的齿轮系统全局分岔分析33-35
• 3.6 本章小结35-37
• 4 时变啮合刚度下非线性悬挂齿轮系统的动力学特性分析37-55
• 4.1 引言37
• 4.2 时变啮合刚度下非线性悬挂齿轮系统的动力学模型37-38
• 4.3 无量纲时变啮合刚度对齿轮动力学特性的影响38-42
• 4.4 无量纲齿侧间隙对齿轮动力学特性的影响42-47
• 4.5 无量纲内载荷对齿轮动力学特性的影响47-52
• 4.6 基于无量纲硬弹簧系数的齿轮系统全局分岔分析52-54
• 4.7 本章小结54-55
• 5 故障参数下非线性悬挂齿轮系统的动力学特性分析55-68
• 5.1 引言55
• 5.2 单齿冲击故障激励下齿轮系统动力学行为55-58
• 5.3 单齿刚度故障激励下齿轮系统动力学行为58-60
• 5.4 单齿磨损故障激励下齿轮系统动力学行为60-63
• 5.5 全齿磨损故障激励下齿轮系统动力学行为63-67
• 5.6 本章小结67-68
• 6 二维参数下非线性悬挂齿轮系统的动力学特性分析68-83
• 6.1 引言68
• 6.2 二维参数对时不变啮合刚度下系统动力学特性的影响68-73
• 6.2.1 参数x 和W 为参变量68-70
• 6.2.2 参数W 和Pm为参变量70-71
• 6.2.3 参数x 和Pm为参变量71-73
• 6.3 二维参数对时变啮合刚度下系统动力学特性的影响73-77
• 6.3.1 参数e 和H为参量73-75
• 6.3.2 参数H和Pa为参变量75-76
• 6.3.3 参数e 和Pa为参变量76-77
• 6.4 二维参数对故障参数下系统动力学特性的影响77-82
• 6.4.1 单齿冲击故障激励下参数a和x 为参变量77-78
• 6.4.2 单齿刚度故障激励下参数a和x 为参变量78-80
• 6.4.3 单齿磨损故障激励下参数a和x 为参变量80-81
• 6.4.4 全齿磨损故障激励下参数a和x 为参变量81-82
• 6.5 本章小结82-83
• 结论83-85
• 致谢85-86
• 参考文献86-90
• 攻读学位期间的研究成果90

【共引文献】

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4 姚红良;翟新婷;刘子良;闻邦椿;;摩擦热弯曲转子系统稳定性定量研究[J];机械工程学报;2014年17期

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本文编号：357708