斜齿轮修形与摩擦激励耦合动力学建模及噪声分析

发布时间：2017-08-31 17:29

  本文关键词：斜齿轮修形与摩擦激励耦合动力学建模及噪声分析

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【摘要】：齿轮传动系统是最重要且应用最广泛的机械传动装置,设计高效、低噪声、高性能的齿轮传动是齿轮研究的重要目标,因其动态啮合激励引起齿轮振动噪声的大小是评价其动态特性的一项重要指标,也是当前齿轮传动系统研究的热点课题。斜齿轮齿形复杂,由于其接触齿对变化、受载变形、制造加工和装配误差等原因而产生动态啮合激励,通过齿轮修形可在一定程度上减小各因素对动态激励及齿轮振动噪声的影响。且研究表明摩擦激励也是引起齿轮振动噪声主要原因之一,其动力学响应与齿轮振动噪声等有着密切影响。斜齿轮修形后刚度激励和摩擦激励都发生改变,这对于斜齿轮系统动力学响应和振动噪声有什么样的影响尚未深入研究。因此,进行斜齿轮修形与摩擦激励的耦合动力学建模及振动噪声分析,对低振动、低噪声齿轮传动产品开发具有重要的理论和工程实用价值。本文以斜齿轮系统为研究对象,通过斜齿轮齿廓修形和齿向修形、摩擦激励和啮合刚度激励的分析和研究,建立斜齿轮系统修形与摩擦激励的耦合动力学模型,进行斜齿轮系统内部动态激励、斜齿轮系统动态响应和振动噪声的研究。论文主要研究工作如下:①采用Romax软件确定了斜齿轮齿廓线性修形、齿廓抛物线修形以及齿向修鼓的最佳修形量,计算了各修形方法修形后的斜齿轮系统的静态传递误差,获得了斜齿轮系统峰峰值最小的静态传递误差。②假设载荷沿接触线长度方向均匀分布,基于考虑时变啮合力的时变接触线、时变摩擦力和时变摩擦力的计算方法,计算了斜齿轮系统时变接触线、时变摩擦力和时变摩擦力矩,并获得了不同螺旋角和不同接触齿宽对斜齿轮系统时变接触线、时变摩擦力和时变摩擦力矩的影响规律;基于齿廓端面单位接触线长度的斜齿轮啮合刚度计算方法,计算得到斜齿轮修形前和修形后的啮合刚度。③考虑斜齿轮修形对刚度激励和摩擦激励的影响,采用集中质量法,建立斜齿轮系统修形与摩擦激励的耦合动力学模型,利用龙格-库塔法求解计算了斜齿轮系统动态响应结果;获得了有摩擦和无摩擦激励、修形前和修形后、修形后不同摩擦系数对斜齿轮系统动态响应特征的影响。④建立了声学边界元模型,基于斜齿轮修形与摩擦激励耦合动力学响应分析得到的动态啮合力,仿真计算了斜齿轮系统振动噪声声压值,并获得了斜齿轮修形前和修形后及修形后不同摩擦系数对斜齿轮系统振动噪声的影响。
【关键词】：斜齿轮 修形 摩擦激励 振动噪声
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 课题来源、研究背景及意义8-9
• 1.1.1 课题来源8
• 1.1.2 课题研究背景及意义8-9
• 1.2 课题国内外研究现状9-14
• 1.2.1 斜齿轮修形国内外研究现状9-10
• 1.2.2 齿轮摩擦激励国内外研究现状10-11
• 1.2.3 斜齿轮动力学特征的国内外研究现状11-13
• 1.2.4 齿轮振动噪声国内外研究现状13-14
• 1.3 课题主要研究内容14-16
• 2 斜齿轮动力学基础理论及其修形后静态传递误差计算16-40
• 2.1 齿轮系统的内部动态激励16-24
• 2.1.1 齿轮内部动态激励的类型和性质16-18
• 2.1.2 齿轮传递误差18-19
• 2.1.3 齿轮系统动力学分析模型及其求解方法19-24
• 2.2 齿轮修形基本理论24-27
• 2.2.1 齿廓修形24-26
• 2.2.2 齿向修形26-27
• 2.3 斜齿轮修形量与修形后静态传递误差计算27-38
• 2.3.1 斜齿轮系统Romax模型的建立27-29
• 2.3.2 斜齿轮齿廓线性修形29-34
• 2.3.3 斜齿轮齿廓抛物线修形34-36
• 2.3.4 斜齿轮齿向修鼓36-38
• 2.4 本章小结38-40
• 3 斜齿轮摩擦激励及刚度激励计算方法研究40-64
• 3.1 引言40
• 3.2 斜齿轮摩擦激励计算方法研究40-57
• 3.2.1 斜齿轮时变接触线长度计算42-46
• 3.2.2 斜齿轮时变摩擦力和摩擦力矩计算方法46-50
• 3.2.3 斜齿轮时变摩擦激励计算结果50-57
• 3.3 斜齿轮刚度激励计算研究57-61
• 3.4 本章小结61-64
• 4 斜齿轮修形量与摩擦激励耦合动力学建模及仿真分析64-82
• 4.1 引言64
• 4.2 斜齿轮修形量与摩擦激励耦合动力学建模64-67
• 4.3 求解及仿真结果分析67-73
• 4.3.1 仿真条件及求解方法67-69
• 4.3.2 仿真结果分析69-73
• 4.4 修形与摩擦对斜齿轮动力学响应的影响分析73-80
• 4.4.1 修形对斜齿轮动力学响应的影响73-77
• 4.4.2 修形后不同摩擦系数对斜齿轮动力学响应的影响77-80
• 4.5 本章小结80-82
• 5 基于修形量与摩擦激励耦合动力学响应的噪声仿真分析82-100
• 5.1 引言82
• 5.2 声学边界元计算流程及算法82-86
• 5.3 斜齿轮系统结构与声学有限元模型的建立86-88
• 5.4 斜齿轮系统振动噪声仿真边界条件的获取88-90
• 5.4.1 斜齿轮系统动态啮合力88-90
• 5.4.2 斜齿轮系统结构振动响应边界条件90
• 5.5 斜齿轮系统振动噪声仿真结果90-98
• 5.5.1 修形对斜齿轮系统振动噪声的影响91-94
• 5.5.2 修形后不同摩擦系数对斜齿轮系统振动噪声的影响94-98
• 5.6 本章小结98-100
• 6 结论与展望100-102
• 6.1 研究总结100-101
• 6.2 研究工作展望101-102
• 致谢102-104
• 参考文献104-108
• 附录108
• A．作者在攻读硕士学位期间发表论文目录108
• B．作者在攻读硕士学位期间取得的科研成果108
• C．作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目108

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本文编号：766932