舰船纵横摇摆作用下滑动轴承—齿轮传动系统动力学特性研究
发布时间：2021-01-04 16:11
在大功率舰船动力装置中,齿轮减速器用来将主机的高速动力化为较低转速,以驱动螺旋桨推进船体前行。其中,以转子-齿轮-滑动轴承系统为基本结构形式,根据功率、传动比等要求的不同,布置成由定轴轮系及行星轮系组成传动系统。一方面,受滑动轴承较大间隙影响,齿轮转子涡动范围较大,重合度、啮合角等参数均具有明显的时变特性,齿轮副啮合刚度波动加大,系统动力学行为复杂。另一方面,舰船在海上航行时,由于风浪等各种扰动因素的作用,船体产生低频纵横摇摆运动,并通过滑动轴承的油膜力对齿轮转子振动产生显著影响。本研究以纵横摇摆作用下舰船减速器内滑动轴承支承的齿轮系统为对象,建立了考虑啮合状态时变特性、轴承非线性油膜力、基础摇摆运动惯性力等多种因素的动力学模型,以此为基础对定轴轮系及行星轮系在船体无摇摆及纵横摇摆运动下的动力学特性进行研究。主要研究包括:（1）针对啮合间隙与滑动轴承间隙的耦合特点,分别推导了考虑重合度动态变化的外啮合、内啮合形式下的啮合力模型,引入了非线性油膜力解析模型,建立了轴颈反转形式的油膜力解析模型,证明了该模型在内轴承中的适用性。综合建立了滑动轴承支承的齿轮传动系统多间隙耦合动力学模型。（2）...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：176 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
物理量名称及符号表
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1. 舰船齿轮传动系统的激励因素
1.2.2. 齿轮传动系统动力学建模方法研究现状
1.2.3. 啮合激励作用下齿轮系统动力学研究现状
1.2.4. 滑动轴承油膜力支承下齿轮系统动力学研究
1.2.5. 基础运动激励下齿轮系统动力学研究现状
1.2.6. 其它外部激励下齿轮系统动力学研究现状
1.2.7. 现有研究中存在的问题
1.3 主要研究内容
第2章 滑动轴承-齿轮传动系统多间隙耦合动力学模型构建
2.1 引言
2.2 滑动轴承支承的齿轮系统动态啮合力模型
2.2.1. 滑动轴承支承的齿轮系统啮合刚度激励作用机理
2.2.2. 外啮合齿轮副动态啮合力模型推导
2.2.3. 内啮合齿轮副动态啮合力模型推导
2.3 齿轮系统中滑动轴承支承的非线性油膜力模型
2.3.1. 滑动轴承非线性油膜力模型推导
2.3.2. 转子反转形式的滑动轴承非线性油膜力模型推导
2.4 滑动轴承支承的齿轮系统多间隙耦合动力学模型
2.5 本章小结
第3章 无摇摆作用下滑动轴承支承的定轴齿传动轮系统非线性动力学特性
3.1 引言
3.2 滑动轴承支承的齿轮减速器系统计算模型
3.3 齿轮转子静平衡位置对啮合副重合度的影响分析
3.4 时变啮合激励下滑动轴承支承的齿轮系统动力学特性
3.5 滑动轴承支承下齿轮系统不平衡响应分析
3.5.1. 输入转速对系统不平衡响应的影响
3.5.2. 输入扭矩对系统不平衡响应的影响
3.5.3. 不平衡量对系统不平衡响应的影响
3.6 滑动轴承支承下齿轮系统油膜涡动分析
3.6.1. 滑动轴承支承的单个齿轮转子油膜涡动分析
3.6.2. 定常啮合刚度齿轮系统油膜涡动分析
3.6.3. 时变啮合刚度齿轮系统的油膜涡动分析
3.7 轴承中心距偏差下滑动轴承支承的齿轮系统动力学特性分析
3.7.1. 轴承中心距偏差对啮合间隙的影响
3.7.2. 轴承中心距偏差下滑动轴承非线性油膜力模型
3.7.3. 轴承中心距偏差下定常啮合刚度系统动力学特性分析
3.7.4. 轴承中心距偏差下时变啮合刚度系统动力学特性分析
3.8 本章小结
第4章 舰船摇摆作用下滑动轴承支承的定轴齿轮传动系统非线性动力学特性
4.1 引言
4.2 舰船摇摆规律模型
4.3 基础运动激励下滑动轴承支承的定轴齿轮系统动力学模型
4.3.1. 非惯性系下转子系统动力学方程
4.3.2. 基础运动激励下滑动轴承支承的齿轮系统动力学模型
4.4 舰船摇摆下滑动轴承-单转子系统非线性动力学特性
4.5 舰船摇摆作用下滑动轴承支承的定轴齿轮系统动力学特性
4.5.1. 定常啮合刚度系统动力学特性分析
4.5.2. 时变啮合刚度系统动力学特性分析
4.6 本章小结
第5章 舰船摇摆作用下滑动轴承支承的行星传动系统非线性动力学特性
5.1 引言
5.2 舰船横摇下滑动轴承-行星传动系统非线性动力学方程
5.2.1. 坐标系的定义
5.2.2. 无摇摆下滑动轴承支承的行星传动系统非线性动力学方程
5.2.3. 舰船横摇下滑动轴承支承的行星传动系统非线性动力学方程
5.3 滑动轴承支承的行星轮转子静平衡位置分析
5.4 船体无摇摆下滑动轴承支承的行星传动系统动力学特性
5.5 舰船横摇下滑动轴承支承的行星传动系统动力学特性
5.6 本章小结
第6章 基础摇摆作用下滑动轴承齿轮系统动力学试验研究
6.1 引言
6.2 基础无摇摆下滑动轴承的齿轮系统动力学试验研究
6.2.1. 中心距可调的滑动轴承-齿轮系统试验台简介
6.2.2. 基础无摇摆下滑动轴承支承的齿轮系统动力学试验结果及分析
6.3 基础横摇作用下滑动轴承支承的齿轮系统动力学试验研究
6.3.1. 基础运动平台简介
6.3.2. 基础摇摆下单转子-滑动轴承系统动力学试验
6.3.3. 基础摇摆下滑动轴承支承的齿轮系统动力学试验
6.4 本章小结
结论
附录A
A.1 轮盘动力学方程中基础运动相关项展开形式
A.2 轴段动力学方程中基础运动相关项展开形式
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]含齿根裂纹的非标齿轮啮合刚度改进算法及动态响应分析[J]. 张玲玉,徐颖强,许璠,秦宇飞,陈仙亮. 西北工业大学学报. 2015(06)
[2]波动转矩下渐开线直齿轮传动齿廓修形研究[J]. 王成,刘辉,项昌乐. 振动与冲击. 2014(24)
[3]行星齿轮传动系统齿面修形研究[J]. 王志国,邱兰菊,余晓辉,汤鱼. 舰船科学技术. 2014(08)
[4]移动载体上电磁轴承-转子系统的基础激励振动主动抑制[J]. 蒋科坚,祝长生,乔晓利,陈亮亮. 机械工程学报. 2014(11)
[5]预测步长自调整舰载武器消摇摆控制系统设计[J]. 陈机林,崔金委,侯远龙. 中国机械工程. 2013(18)
[6]单级行星齿轮传动系统齿廓修形研究[J]. 汤鱼,宿吉鹏,王志强. 舰船科学技术. 2013(06)
[7]时变啮合刚度算法修正与齿根裂纹动力学建模[J]. 万志国,訾艳阳,曹宏瑞,何正嘉,王帅. 机械工程学报. 2013(11)
[8]汇流传动齿轮-转子-轴承系统非线性动力学分析[J]. 郜浩冬,张以都,吴琼,高相胜. 振动与冲击. 2013(08)
[9]舰艇摇摆对小口径舰炮射击精度的影响分析[J]. 张龙杰,谢晓方,孙涛,李德栋. 火炮发射与控制学报. 2013(01)
[10]安装误差对封闭差动人字齿轮传动系统动态均载特性的影响[J]. 朱增宝,朱如鹏,李应生,陈营利,朱振荣. 机械工程学报. 2012(03)
博士论文
[1]渐开线直齿轮传动系统非线性动力学研究[D]. 王成.北京理工大学 2015
[2]考虑制造误差的人字齿行星传动系统动力学特性及动态均载研究[D]. 任菲.重庆大学 2015
[3]大型船用齿轮箱系统动态性能分析方法研究[D]. 魏超.浙江大学 2013
[4]封闭差动人字齿轮传动系统均载及动力学特性分析研究[D]. 朱增宝.南京航空航天大学 2013
[5]基于混沌分析的船舶参数激励横摇运动及其鲁棒控制[D]. 马磊.大连海事大学 2013
[6]功率分流行星齿轮传动系统动态及均载特性研究[D]. 汤鱼.中国舰船研究院 2012
[7]舰船用大功率两级串联混合行星传动系统动力学研究[D]. 赵永强.哈尔滨工业大学 2010
[8]纵浪和斜浪中船舶非线性运动特性研究[D]. 李红霞.天津大学 2008
[9]流体动力润滑及轴承转子系统的稳定性研究[D]. 杨金福.华北电力大学（北京） 2006
[10]斜齿行星传动动力学研究[D]. 杨通强.天津大学 2004
硕士论文
[1]舰船用两级封闭差动轮系动力学特性分析[D]. 陈国辉.哈尔滨工业大学 2015
[2]船用齿轮箱动态激励模拟及动力学性能优化[D]. 刘波.重庆大学 2015
[3]裂纹齿轮—转子系统振动特性分析[D]. 宋溶泽.东北大学 2014
[4]考虑基础运动的转子系统动力学特性分析[D]. 张欢.哈尔滨工业大学 2014
[5]不规则波中船舶横摇运动数学模型研究[D]. 田宝伟.大连海事大学 2013
[6]面齿轮时变啮合刚度计算及动态啮合性能研究[D]. 雷敦财.中南大学 2013
[7]舰船纵横倾作用下转子轴承系统动力学特性研究[D]. 刘树鹏.哈尔滨工业大学 2011
[8]滑动轴承支撑的行星齿轮传动系统均载特性分析研究[D]. 蔡黎明.南京航空航天大学 2010
本文编号：2957046
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：176 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
物理量名称及符号表
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1. 舰船齿轮传动系统的激励因素
1.2.2. 齿轮传动系统动力学建模方法研究现状
1.2.3. 啮合激励作用下齿轮系统动力学研究现状
1.2.4. 滑动轴承油膜力支承下齿轮系统动力学研究
1.2.5. 基础运动激励下齿轮系统动力学研究现状
1.2.6. 其它外部激励下齿轮系统动力学研究现状
1.2.7. 现有研究中存在的问题
1.3 主要研究内容
第2章 滑动轴承-齿轮传动系统多间隙耦合动力学模型构建
2.1 引言
2.2 滑动轴承支承的齿轮系统动态啮合力模型
2.2.1. 滑动轴承支承的齿轮系统啮合刚度激励作用机理
2.2.2. 外啮合齿轮副动态啮合力模型推导
2.2.3. 内啮合齿轮副动态啮合力模型推导
2.3 齿轮系统中滑动轴承支承的非线性油膜力模型
2.3.1. 滑动轴承非线性油膜力模型推导
2.3.2. 转子反转形式的滑动轴承非线性油膜力模型推导
2.4 滑动轴承支承的齿轮系统多间隙耦合动力学模型
2.5 本章小结
第3章 无摇摆作用下滑动轴承支承的定轴齿传动轮系统非线性动力学特性
3.1 引言
3.2 滑动轴承支承的齿轮减速器系统计算模型
3.3 齿轮转子静平衡位置对啮合副重合度的影响分析
3.4 时变啮合激励下滑动轴承支承的齿轮系统动力学特性
3.5 滑动轴承支承下齿轮系统不平衡响应分析
3.5.1. 输入转速对系统不平衡响应的影响
3.5.2. 输入扭矩对系统不平衡响应的影响
3.5.3. 不平衡量对系统不平衡响应的影响
3.6 滑动轴承支承下齿轮系统油膜涡动分析
3.6.1. 滑动轴承支承的单个齿轮转子油膜涡动分析
3.6.2. 定常啮合刚度齿轮系统油膜涡动分析
3.6.3. 时变啮合刚度齿轮系统的油膜涡动分析
3.7 轴承中心距偏差下滑动轴承支承的齿轮系统动力学特性分析
3.7.1. 轴承中心距偏差对啮合间隙的影响
3.7.2. 轴承中心距偏差下滑动轴承非线性油膜力模型
3.7.3. 轴承中心距偏差下定常啮合刚度系统动力学特性分析
3.7.4. 轴承中心距偏差下时变啮合刚度系统动力学特性分析
3.8 本章小结
第4章 舰船摇摆作用下滑动轴承支承的定轴齿轮传动系统非线性动力学特性
4.1 引言
4.2 舰船摇摆规律模型
4.3 基础运动激励下滑动轴承支承的定轴齿轮系统动力学模型
4.3.1. 非惯性系下转子系统动力学方程
4.3.2. 基础运动激励下滑动轴承支承的齿轮系统动力学模型
4.4 舰船摇摆下滑动轴承-单转子系统非线性动力学特性
4.5 舰船摇摆作用下滑动轴承支承的定轴齿轮系统动力学特性
4.5.1. 定常啮合刚度系统动力学特性分析
4.5.2. 时变啮合刚度系统动力学特性分析
4.6 本章小结
第5章 舰船摇摆作用下滑动轴承支承的行星传动系统非线性动力学特性
5.1 引言
5.2 舰船横摇下滑动轴承-行星传动系统非线性动力学方程
5.2.1. 坐标系的定义
5.2.2. 无摇摆下滑动轴承支承的行星传动系统非线性动力学方程
5.2.3. 舰船横摇下滑动轴承支承的行星传动系统非线性动力学方程
5.3 滑动轴承支承的行星轮转子静平衡位置分析
5.4 船体无摇摆下滑动轴承支承的行星传动系统动力学特性
5.5 舰船横摇下滑动轴承支承的行星传动系统动力学特性
5.6 本章小结
第6章 基础摇摆作用下滑动轴承齿轮系统动力学试验研究
6.1 引言
6.2 基础无摇摆下滑动轴承的齿轮系统动力学试验研究
6.2.1. 中心距可调的滑动轴承-齿轮系统试验台简介
6.2.2. 基础无摇摆下滑动轴承支承的齿轮系统动力学试验结果及分析
6.3 基础横摇作用下滑动轴承支承的齿轮系统动力学试验研究
6.3.1. 基础运动平台简介
6.3.2. 基础摇摆下单转子-滑动轴承系统动力学试验
6.3.3. 基础摇摆下滑动轴承支承的齿轮系统动力学试验
6.4 本章小结
结论
附录A
A.1 轮盘动力学方程中基础运动相关项展开形式
A.2 轴段动力学方程中基础运动相关项展开形式
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]含齿根裂纹的非标齿轮啮合刚度改进算法及动态响应分析[J]. 张玲玉,徐颖强,许璠,秦宇飞,陈仙亮. 西北工业大学学报. 2015(06)
[2]波动转矩下渐开线直齿轮传动齿廓修形研究[J]. 王成,刘辉,项昌乐. 振动与冲击. 2014(24)
[3]行星齿轮传动系统齿面修形研究[J]. 王志国,邱兰菊,余晓辉,汤鱼. 舰船科学技术. 2014(08)
[4]移动载体上电磁轴承-转子系统的基础激励振动主动抑制[J]. 蒋科坚,祝长生,乔晓利,陈亮亮. 机械工程学报. 2014(11)
[5]预测步长自调整舰载武器消摇摆控制系统设计[J]. 陈机林,崔金委,侯远龙. 中国机械工程. 2013(18)
[6]单级行星齿轮传动系统齿廓修形研究[J]. 汤鱼,宿吉鹏,王志强. 舰船科学技术. 2013(06)
[7]时变啮合刚度算法修正与齿根裂纹动力学建模[J]. 万志国,訾艳阳,曹宏瑞,何正嘉,王帅. 机械工程学报. 2013(11)
[8]汇流传动齿轮-转子-轴承系统非线性动力学分析[J]. 郜浩冬,张以都,吴琼,高相胜. 振动与冲击. 2013(08)
[9]舰艇摇摆对小口径舰炮射击精度的影响分析[J]. 张龙杰,谢晓方,孙涛,李德栋. 火炮发射与控制学报. 2013(01)
[10]安装误差对封闭差动人字齿轮传动系统动态均载特性的影响[J]. 朱增宝,朱如鹏,李应生,陈营利,朱振荣. 机械工程学报. 2012(03)
博士论文
[1]渐开线直齿轮传动系统非线性动力学研究[D]. 王成.北京理工大学 2015
[2]考虑制造误差的人字齿行星传动系统动力学特性及动态均载研究[D]. 任菲.重庆大学 2015
[3]大型船用齿轮箱系统动态性能分析方法研究[D]. 魏超.浙江大学 2013
[4]封闭差动人字齿轮传动系统均载及动力学特性分析研究[D]. 朱增宝.南京航空航天大学 2013
[5]基于混沌分析的船舶参数激励横摇运动及其鲁棒控制[D]. 马磊.大连海事大学 2013
[6]功率分流行星齿轮传动系统动态及均载特性研究[D]. 汤鱼.中国舰船研究院 2012
[7]舰船用大功率两级串联混合行星传动系统动力学研究[D]. 赵永强.哈尔滨工业大学 2010
[8]纵浪和斜浪中船舶非线性运动特性研究[D]. 李红霞.天津大学 2008
[9]流体动力润滑及轴承转子系统的稳定性研究[D]. 杨金福.华北电力大学（北京） 2006
[10]斜齿行星传动动力学研究[D]. 杨通强.天津大学 2004
硕士论文
[1]舰船用两级封闭差动轮系动力学特性分析[D]. 陈国辉.哈尔滨工业大学 2015
[2]船用齿轮箱动态激励模拟及动力学性能优化[D]. 刘波.重庆大学 2015
[3]裂纹齿轮—转子系统振动特性分析[D]. 宋溶泽.东北大学 2014
[4]考虑基础运动的转子系统动力学特性分析[D]. 张欢.哈尔滨工业大学 2014
[5]不规则波中船舶横摇运动数学模型研究[D]. 田宝伟.大连海事大学 2013
[6]面齿轮时变啮合刚度计算及动态啮合性能研究[D]. 雷敦财.中南大学 2013
[7]舰船纵横倾作用下转子轴承系统动力学特性研究[D]. 刘树鹏.哈尔滨工业大学 2011
[8]滑动轴承支撑的行星齿轮传动系统均载特性分析研究[D]. 蔡黎明.南京航空航天大学 2010
本文编号：2957046
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