载荷分流式行星齿轮系统的分析与实验

发布时间：2017-10-09 03:04

  本文关键词：载荷分流式行星齿轮系统的分析与实验

  更多相关文章： 载荷分流 行星齿轮 封闭式 效率 模态

【摘要】：近年来,封闭式行星齿轮传动系统,由于其体积小、传动比大、扭矩大、传动效率高等优点而广泛应用于起重机、舰船、飞机、风力发电等大型机械行业。为了提高行星齿轮传动机构的效率和稳定性,有必要对齿轮传动系统的运动学关系和结构进行研究。本文搭建了封闭行星齿轮传动系统的模拟实验平台,在此基础上,采用理论分析、有限元仿真和实验对比相结合的方法对该传动系统的运动学关系、传动比、效率、循环功率、啮合频率等动态性能进行研究。本论文主要研究内容如下：首先,建立了具有载荷分流特性的封闭式行星齿轮传动系统模型,并对其第一级行星轮系和第二级行星轮系的运动学关系进行分析,总结出每一级太阳轮、行星轮、内齿圈之间的转速对应关系；通过行星轮系转化机构法推导出传动系统总传动比与第一级和第二级行星排特性参数之间的关系式,获得了传动机构总传动比随第一、二两级行星排的特性参数的变化规律。然后,对载荷分流式封闭行星齿轮传动机构的效率进行了分析,推导出该传动系统的效率公式；对系统内部循环功率及功率流方向进行分析,分析结果表明该系统内部不存在循环功率,验证了系统设计的合理性;通过一、二级啮合频率公式,计算出不同转速下一、二级传动系统的啮合频率；建立了基于ANSYS的封闭行星齿轮箱的有限元模型,在此基础上获得齿轮箱的低阶固有频率。最后,搭建了载荷分流式封闭行星齿轮传动系统的模拟实验台,并对齿轮箱行星传动系统进行了效率实验和模态实验的研究。开展效率实验,通过控制变量法获得效率随转速、负载变化的关系,为传动系统的设计和运行参数的选择提供了指导；通过模态实验研究获得系统的幅频特性曲线和相频特性曲线,并得到系统的低阶固有频率,再与理论分析进行对比,分析对比结果可验证传动系统的运行状态是否稳定,以此作为传动系统优化设计的依据。
【关键词】：载荷分流 行星齿轮 封闭式 效率 模态
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要9-10
• ABSTRACT10-12
• 第1章 绪论12-24
• 1.1 引言12-16
• 1.1.1 研究背景12-14
• 1.1.2 研究意义14
• 1.1.3 封闭行星齿轮箱概述14-16
• 1.2 行星齿轮传动机构国内外研究现状与趋势16-20
• 1.3 行星齿轮动态性能国内外研究现状与趋势20-22
• 1.3.1 固有特性研究现状与趋势20-21
• 1.3.2 动态响应研究现状与趋势21-22
• 1.3.3 行星传动的实验研究现状与趋势22
• 1.4 论文的研究内容22-24
• 第2章 封闭行星齿轮传动结构与运动分析24-30
• 2.1 引言24
• 2.2 载荷分流式封闭行星齿轮传动系统24-25
• 2.3 传动系统各构件间的运动学分析25-28
• 2.3.1 第一级行星轮系各构件间的转速关系25-26
• 2.3.2 第二级行星轮系各构件间的转速关系26-27
• 2.3.3 传动系统的传动比分析27-28
• 2.4 本章小结28-30
• 第3章 封闭行星齿轮传动系统的效率及模态分析30-46
• 3.1 引言30
• 3.2 载荷分流式封闭行星齿轮传动系统的效率分析30-35
• 3.2.1 传动系统效率分析31-33
• 3.2.2 传动系统的效率计算模型33-35
• 3.3 载荷分流式封闭行星齿轮传动系统循环功率的分析35-40
• 3.3.1 封闭行星传动机构的运动学关系35-37
• 3.3.2 封闭行星齿轮传动系统的功率流向特性37-39
• 3.3.3 实验台传动系统循环功率分析39-40
• 3.4 载荷分流式行星齿轮传动系统啮合频率的分析40
• 3.5 基于ANSYS的封闭行星齿轮箱模态分析40-44
• 3.5.1 论分析40-41
• 3.5.2 有限元模型的建立41-42
• 3.5.3 模态分析42-44
• 3.6 本章小结44-46
• 第4章 载荷分流式封闭行星齿轮传动系统的实验研究46-60
• 4.1 引言46
• 4.2 行星齿轮传动系统实验平台的构建46-48
• 4.2.1 模拟实验台的设计46-47
• 4.2.2 实验平台可实现的主要性能指标47-48
• 4.3 载荷分流式封闭行星齿轮传动系统效率实验48-51
• 4.3.1 实验方案48-49
• 4.3.2 实验结果分析49-51
• 4.4 载荷分流式行星齿轮传动系统模态实验51-57
• 4.4.1 模态实验原理51-53
• 4.4.2 实验方案53-54
• 4.4.3 实验数据分析54-57
• 4.5 本章小结57-60
• 第5章 总结与展望60-64
• 5.1 主要结论60-61
• 5.2 创新点61-62
• 5.3 研究展望62-64
• 参考文献64-68
• 致谢68-69
• 学位论文评阅及答辩情况表69

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本文编号：997768