齿轮传动系统的动态特性及参数合理匹配研究

发布时间：2017-08-15 00:23

  本文关键词：齿轮传动系统的动态特性及参数合理匹配研究

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【摘要】：首先,本文建立了复合行星齿轮传动系统的“纯扭转—冲击模型”,螺旋锥齿轮传动系统的“振动—冲击—扭转模型”,正交面齿轮传动系统的“带摩擦振冲—扭转模型”。通过Solidworks软件建立了这三个齿轮传动系统的三维实体,并获得相应的系统基本参数。其次,运用Poincaré映射理论,并采用变步长的四阶Runge-Kutta数值积分方法,借助双参数平面的周期运动分布图、冲击状态—脱啮占空比图和最大动载荷等势图,以及单参数分岔图、脱啮占空比图、相图、Poincaré映射图、时域/频域下的最大动载荷图和冲击状态图,在系统参数:km,ka,ξ,b,em,T1,η分别与?共同作用下,分析了控制参数的改变对齿轮系统周期运动特性、啮合冲击状态、脱啮程度以及齿面动载荷特性的影响,以及相应的控制参数域范围大小、分布规律、最优参数区间以及敏感参数区域。研究结果表明:低频参数平面内,复合行星齿轮系统存在连续的1~8T运动,并主要表现为1T和2T啮合运动,周期数大于8时,周期数呈现不连续现象,1T与灰色运动的边界区域为敏感参数区,该敏感边界线上时常发生“激变”、“跳跃”和Hopf分岔;高频参数平面内,复合行星齿轮系统主要呈现出1T、2T和4T的啮合运动。螺旋锥齿传动系统和正交面齿轮传动系统呈现出相似的动态特性。0/1T与1/1T运动的边界存在“擦切”分岔曲线和“跳跃”分岔曲线,周期啮合运动下,齿轮系统的啮合冲击频率为周期啮合运动频率的两倍或相同。0/1T的啮合运动参数区,脱啮占空比DC=0.0,最大动载荷系数G?(1.0,2.0),系统啮合运动非常平稳,带负载能力强,无冲击现象产生,噪声小,为最理想的设计参数区;1/1T的啮合运动参数区内,当最大动载荷系数G?[2.0,4.0]时,脱啮占空比DC值相对较小,脱啮较轻,系统冲击特性较弱,具有一定的带负载能力,齿面最大动载荷随控制参数平缓连续的变化,系统啮合运动表现出较好的平稳性,为可选的设计参数区;当最大动载荷系数G4.0时,系统最大动载荷梯度变化剧烈,系统表现为冲击的亚谐运动、概周期运动或者混沌运动,脱啮占空比DC值非常大,脱啮严重,带负载能力低下,为不可取参数区。通过研究齿轮传动系统的动态特性,以及系统特性参数间的关联关系和匹配规律,为设计出更高性能要求的齿轮系统提供了理论指导。
【关键词】：齿轮传动系统 分岔 啮合冲击 脱啮占空比 动载荷 参数优化
【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
• Abstract5-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 课题来源及名称9
• 1.2 研究背景和意义9
• 1.3 齿轮传动系统的动力学研究现状及方法9-12
• 1.4 目前存在的主要问题12
• 1.5 本文主要研究工作12-14
• 2 齿轮传动系统的理论方法14-21
• 2.1 齿轮传动系统的振动—冲击特性14-16
• 2.1.1 啮合冲击状态14-15
• 2.1.2 脱啮占空比15-16
• 2.2 齿轮传动系统的动态激励16-19
• 2.2.1 综合传动误差16-17
• 2.2.2 时变啮合刚度17
• 2.2.3 动载荷因素17-18
• 2.2.4 齿面摩擦力18-19
• 2.3 Poincaré映射理论19-20
• 2.4 本章小结20-21
• 3 复合行星齿轮传动系统21-60
• 3.1 复合行星齿轮传动系统的动力学模型21-22
• 3.2 复合行星齿轮传动系统的动力学方程22-24
• 3.3 复合行星齿轮传动系统的动态特性24-56
• 3.3.1 平均啮合刚度与激励频率的匹配关系30-34
• 3.3.2 刚度变化幅值与激励频率的匹配关系34-38
• 3.3.3 阻尼比与激励频率的匹配关系38-42
• 3.3.4 齿侧间隙与激励频率的匹配关系42-45
• 3.3.5 综合传动误差与激励频率的匹配关系45-49
• 3.3.6 输入载荷与激励频率的匹配关系49-52
• 3.3.7 功率流系数与激励频率的匹配关系52-56
• 3.4 复合行星齿轮传动系统的参数优化56-59
• 3.5 本章小结59-60
• 4 螺旋锥齿轮传动系统60-90
• 4.1 螺旋锥齿轮传动系统的动力学模型60-61
• 4.2 螺旋锥齿轮传动系统的动力学方程61-65
• 4.3 螺旋锥齿轮传动系统的动态特性65-88
• 4.3.1 平均啮合刚度与激励频率的匹配关系66-71
• 4.3.2 刚度幅值和激励频率的匹配关系71-75
• 4.3.3 啮合阻尼比和激励频率的匹配关系75-78
• 4.3.4 齿侧间隙与激励频率的匹配关系78-82
• 4.3.5 综合传动误差与激励频率的匹配关系82-85
• 4.3.6 输入载荷与激励频率的匹配关系85-88
• 4.4 本章小结88-90
• 5 正交面齿轮传动系统90-122
• 5.1 正交面齿轮传动系统的动力学模型90-91
• 5.2 正交面齿轮传动系统动力学方程91-94
• 5.3 正交面齿轮传动系统的动态特性94-114
• 5.3.1 平均啮合刚度与激励频率的匹配关系99-102
• 5.3.2 刚度变化幅值与激励频率的匹配关系102-104
• 5.3.3 阻尼比与激励频率的匹配关系104-106
• 5.3.4 齿侧间隙与激励频率的匹配关系106-108
• 5.3.5 综合传动误差与激励频率的匹配关系108-111
• 5.3.6 输入载荷与激励频率的匹配关系111-114
• 5.4 正交面齿轮传动系统的参数优化114-120
• 5.5 本章小结120-122
• 总结122-124
• 致谢124-125
• 参考文献125-129
• 附录A 高频下复合行星齿轮传动系统的双参数平面图129-141
• 攻读学位论文期间参与的科研工作141

【共引文献】

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本文编号：675465