两级行星齿轮减速器稳健设计方法的研究

发布时间：2017-08-09 16:05

  本文关键词：两级行星齿轮减速器稳健设计方法的研究

  更多相关文章： 行星齿轮减速器 动力学模型 固有特性 灵敏度分析法 稳健设计 优化设计

【摘要】：行星齿轮减速器相对于其他类型的减速器,具有很多优点。比如体积小、重量轻、承载能力高、使用寿命长、运转平稳、噪声低、结构紧凑、传动比大等特点,并可以进行功率分流,广泛应用于工程机械、建筑机械、轻工纺织、医疗器械、仪器仪表、汽车、船舶、兵器和航空航天等工业部门。但是其工作中的噪声和振动对整个系统的运行精度产生一定的影响。本文针对行星齿轮减速器的动态特性进行了研究,给出了固有频率及振型,分析了系统固有频率对动力学参数的灵敏度,进行了稳健优化可靠性设计。主要工作如下:利用集中参数方法建立了行星齿轮减速器的动力学模型;给出了系统运动微分方程,并在此基础上推导出运动微分方程的位移矩阵、质量矩阵和刚度矩阵;利用石川法求得了系统等效啮合刚度;详细分析了系统的固有特性,并给出了各阶振型图。对系统进行了稳健性研究,分析了固有频率对质量的灵敏度和对刚度的灵敏度,通过对参数灵敏度分析确定设计参数对系统动态性能的影响;确立了系统稳健可靠性优化设计的目标函数和设计变量,并建立了基于灵敏度分析的行星传动稳健可靠优化设计数学模型,采用多目标优化方法进行了优化计算,得到了较好的优化结果,从而提高了系统整体质量的稳健性。
【关键词】：行星齿轮减速器 动力学模型 固有特性 灵敏度分析法 稳健设计 优化设计
【学位授予单位】：河北工业大学
【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
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 课题研究背景及意义8-10
• 1.1.1 行星齿轮减速器概述8-9
• 1.1.2 稳健设计方法概述9-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 齿轮系统动力学研究现状10-11
• 1.2.2 稳健可靠性优化设计的研究现状11-13
• 1.3 主要研究内容13-14
• 第二章 两级行星齿轮减速器动力学建模14-24
• 2.1 引言14
• 2.2 行星齿轮系统动力学模型14-17
• 2.2.1 系统结构简图及主要参数14-15
• 2.2.2 集中参数法建立动力学模型15-17
• 2.3 建立动力学方程17-21
• 2.3.1 动力学方程17
• 2.3.2 系数矩阵17-21
• 2.4 模态分析法求解系统方程21-23
• 2.4.1 模态分析法21
• 2.4.2 模态分析法解方程21-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 行星齿轮减速器固有特性分析24-38
• 3.1 引言24
• 3.2 齿轮啮合刚度24-30
• 3.2.1 等效啮合刚度计算24-27
• 3.2.2 时变啮合刚度建模及计算27-30
• 3.3 系统固有特性分析30-36
• 3.4 本章小结36-38
• 第四章 两级行星齿轮系统稳健性分析38-50
• 4.1 稳健性概述38-41
• 4.2 系统固有频率对动力学参数的灵敏度分析41-47
• 4.2.1 系统固有频率对刚度的灵敏度42-45
• 4.2.2 系统固有频率对质量的灵敏度45-47
• 4.3 系统固有频率方差分析47-48
• 4.4 本章小结48-50
• 第五章 基于灵敏度分析的稳健可靠性优化设计50-62
• 5.1 引言50
• 5.2 基于灵敏度分析优化方法50-52
• 5.3 行星齿轮传动设计指标52-55
• 5.3.1 齿面接触疲劳失效可靠度52-54
• 5.3.2 齿根弯曲疲劳失效可靠度54-55
• 5.4 建立优化设计数学模型55-61
• 5.4.1 选取优化设计变量55
• 5.4.2 建立行星齿轮传动优化目标函数55-57
• 5.4.3 建立约束条件57-61
• 5.5 优化计算结果61
• 5.6 本章小结61-62
• 第六章 结论62-64
• 参考文献64-68
• 致谢68

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本文编号：646112