大型机械设备齿轮传动系统的有限元模型修正研究

发布时间：2017-09-07 11:40

  本文关键词：大型机械设备齿轮传动系统的有限元模型修正研究

  更多相关文章： 传动系统 模型修正 参数识别 相似系统设计 有限元建模

【摘要】：随着机械设计水平的提高,大型机械设备的传动系统变得越来越复杂,不合理的设计就有可能使系统产生较大的振动,使机械设备无法正常工作。为避免不必要的损失,在设计阶段就对机械传动系统的振动问题进行仿真分析计算,并在一定程度上优化其振动分析的结果,是提高机械设备整体动态性能的一项关键技术。准确的有限元模型对结构的动态设计至关重要,因此提高有限元模型的精度使其能准确描述实际情况,对保证机械传动系统的整体动态性能具有重要的意义。本文通过有限元仿真分析与实验测试相结合的手段,对机械齿轮传动系统展开了有限元建模、修正和参数识别的研究,具体内容如下:研究了大型机械典型传动系统的扭转振动归一化模型建立方法,给出模型中转动惯量和扭转刚度的确定方法,重点研究了联轴器和齿轮副的扭转刚度在有限元软件中的计算;将该方法应用到某9米磨机的传动系统,对其进行模态分析,获得了扭振固有频率和模态振型。对基于响应面法的有限元模型修正技术进行了研究。通过对杆式超声电机定子结构的修正实例,验证该方法应用于包含不确定性方面问题的有效性以及响应面快速运行模型的特点;针对某7.9米磨机在设计过程中要求避免产生共振的问题,基于该方法对其传动系统的有限元模型进行了模型修正以及优化设计,最终避免共振的产生,实现了系统的优化,表明以响应面法的有限元模型修正方法对传动系统设计具有参考价值。基于齿轮传动系统相似设计理论研制一台大型机械设备传动系统相似实验装置;针对该传动系统,研究了其弯扭实体有限元模型的建立方法,基于实验模态数据对子结构模型中不确定的参数进行识别,并对仿真和实验模态进行了振型相关性分析。最后进行了响应计算,为系统后续的动态分析提供理论依据。
【关键词】：传动系统 模型修正 参数识别 相似系统设计 有限元建模
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-15
• 1.1 选题的背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 传动系统的研究现状11-12
• 1.2.2 有限元模型修正方法的研究现状12-13
• 1.3 存在的问题13-14
• 1.4 本文主要研究目标及结构安排14-15
• 2 大型机械典型齿轮传动系统的有限元扭振建模及分析15-30
• 2.1 引言15
• 2.2 扭转振动归一化模型15-18
• 2.3 系统模型参数的确定18-26
• 2.3.1 转动惯量的确定18
• 2.3.2 扭转刚度的确定18-26
• 2.4 模态分析26-28
• 2.5 本章小结28-30
• 3 大型机械设备传动系统相似实验装置的研制30-39
• 3.1 引言30
• 3.2 齿轮传动系统相似设计理论30-34
• 3.2.1 传动系统组成要素识别以及相似元构造31-32
• 3.2.2 相似系统排序32-33
• 3.2.3 传动系统相似设计的实现33-34
• 3.3 相似传动装置的设计及搭建34-38
• 3.3.1 装置的初始设计34-36
• 3.3.2 装置的改进36-37
• 3.3.3 在T型槽工作台上的搭建37-38
• 3.4 本章小结38-39
• 4 基于响应面有限元模型修正技术的扭振分析研究及实现39-57
• 4.1 引言39-40
• 4.2 基于响应面的有限元模型修正方法40-45
• 4.2.1 显著参数的筛选40-41
• 4.2.2 响应面的拟合及其精度检验41-43
• 4.2.3 模型修正的原理及实现43-45
• 4.3 超声电机定子结构的修正实例45-51
• 4.3.1 定子结构介绍46-47
• 4.3.2 含接触对超声电机定子结构模型的修正47-51
• 4.4 基于响应面的某大型磨机传动系统扭振模型修正51-55
• 4.4.1 初始有限元模型的建立51
• 4.4.2 模型的修正51-53
• 4.4.3 模态频率的调整53-55
• 4.5 本章小结55-57
• 5 基于子结构模型修正的齿轮传动系统响应计算57-70
• 5.1 引言57
• 5.2 弯扭实体有限元模型的建立57-59
• 5.3 胀紧套替代结构弹性模量的识别59-60
• 5.4 轴承支承刚度的识别60-67
• 5.4.1 仿真算例61-62
• 5.4.2 基于实验数据的模型修正62-64
• 5.4.3 仿真与实验模态振型相关性分析64-67
• 5.5 弯扭实体有限元模型的响应计算67-68
• 5.6 本章小结68-70
• 6 总结与展望70-72
• 6.1 总结70-71
• 6.2 展望71-72
• 参考文献72-76
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果76-77
• 致谢77

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本文编号：809339