变齿厚差动行星齿轮传动系统动力学特性研究

发布时间：2020-05-19 20:02

【摘要】：差动行星齿轮作为一种特殊的机构应用于船用齿轮传动系统,可以实现对运动或动力的分解,具有调速性能好、运行平稳等优点。但其存在内、外啮合,结构复杂,内部激励和外部激励相互耦合。因此,有必要从动力学特性方面,深入研究传动系统的固有特性、均载特性、振动特性等动态特征机理,为船舶动力传动装置的优化设计提供理论依据和指导。本文创新性地采用变厚齿轮代替普通斜齿轮,并以变齿厚差动行星齿轮为研究对象,综合考虑时变啮合刚度、齿侧间隙、综合啮合误差等非线性因素,基于集中参数法建立弯-扭-轴耦合的动力学模型,用来表征系统在三维空间的振动,并根据受力分析和牛顿第二定律,推导出动力学微分方程。本文对动力学特性的研究主要包括固有特性、均载特性和振动特性。通过特征值的求解,得到固有频率和振型,并研究各振动模式下的振型特征以及时变啮合刚度对固有频率的影响,以掌握振动特性并避免共振。计算出传动系统的动力学均载系数,分别研究偏心误差和变厚齿轮对均载特性的影响,以实现载荷的均匀分配,提高齿轮的承载能力。动态激励作为传动系统振动和噪声的主要来源,主要包括由外部动载荷引起的外部激励,以及由时变啮合刚度、齿侧间隙、综合啮合误差等引起的内部激励。基于MATLAB软件采用Runge-Kutta数值积分法分别求解外部激励、内部激励作用下的位移响应时间历程曲线,分析不同非线性因素下的振动特性,对比研究啮合刚度的时变性和变厚齿轮对振动特性的影响,并与通过试验得到的振动信号进行对比验证,以减小动态激励的传递,实现减振降噪。最后,采用谐波平衡法求取传动系统微分方程的理论解析解,并与通过数值法得到的系统稳态响应曲线进行对比,验证研究结果的正确性,为变齿厚差动行星齿轮传动系统动力学特性的研究和应用奠定了理论基础。
【图文】：

图 1-1 有限元模型[18,19]重于分析行星齿轮传动系统的响应，有构件简化成由许多有质量的节点尼连接，，针对每一个节点构造动力学型，集中参数模型建模简单、自由集中参数模型的最基本形式，如图 1中广泛应用[21]。Alshhyab 等[22]考虑研究了传动轴的扭转刚度对模态特性撑刚度很大而忽略了各构件在竖直和

图 1-1 有限元模型[18,19]重于分析行星齿轮传动系统的响应，有构件简化成由许多有质量的节点尼连接，针对每一个节点构造动力学型，集中参数模型建模简单、自由集中参数模型的最基本形式，如图 1中广泛应用[21]。Alshhyab 等[22]考虑研究了传动轴的扭转刚度对模态特性撑刚度很大而忽略了各构件在竖直和
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U664.22

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本文编号：2671406