齿轮传动系统的非线性特性分析

发布时间：2017-10-15 15:47

  本文关键词：齿轮传动系统的非线性特性分析

  更多相关文章： 齿轮 分岔 混沌

【摘要】：齿轮传动是机械传动中非常重要的传动形式之一，具有结构紧凑、效率高、寿命长等优点。齿轮传动系统是航天飞机、高速列车中不可或缺的组成部分。因此，齿轮系统的工作性能和使用寿命直接影响了这些机械设备的寿命。齿轮系统主要由齿轮副、传动轴、支撑轴承和箱体组成，也包括与齿轮传动有关的联轴器、飞轮、原动机和负载等。由于制造过程中误差的存在，安装误差和工作环境中摩擦力的影响，齿轮系统中会不可避免的出现齿侧间隙和轴承径向间隙，这些间隙的出现会导致齿轮碰撞、振动和噪音的产生。在这种环境背景下，研究齿轮传动系统的耦合振动非线性特性对于齿轮系统的优化设计及制造具有一定的实用价值。 论文采用集中参数法分别建立了单级齿轮传动力学模型和五自由度的正交面齿轮传动系统模型。通过对齿轮副啮合受力分析，根据牛顿定律建立了齿轮传动系统的微分方程，并且对微分方程进行了无量纲化。利用自适应步长的龙格库塔数值积分法对齿轮系统的无量纲化方程进行数值分析，画出了齿轮传动系统的分岔图、相图和时间响应图。单级齿轮传动系统主要分析了在阻尼比的影响下，，齿轮系统由稳定的周期运动经过倍化分岔通向混沌运动。并且通过分析齿轮系统在特定阻尼比下的相图和时间响应图来验证了它的运动状态。分析了系统的几个主要参数对于系统运动的影响，对于齿轮的优化设计及改造有一定的帮助；正交面齿轮系统主要分析了在激励频率的影响下，齿轮系统的运动状态，由周期运动转变到拟周期运动再通向混沌。其中还会有一些周期窗口的出现。研究表明系统的齿侧间隙对于齿轮传动系统基本没有太大的影响，也不会改变齿轮传动系统的冲击状态。
【关键词】：齿轮 分岔 混沌
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 引言8
• 1.2 齿轮系统动力学8-9
• 1.3 齿轮系统动力学的发展与研究现状9-10
• 1.4 研究齿轮系统动力学的目的和意义10
• 1.5 论文研究的主要内容10-12
• 2 单自由度齿轮传动系统的动力学模型12-16
• 2.1 单自由度齿轮传动系统的动力学模型12-13
• 2.2 齿轮系统的运动微分方程13-14
• 2.3 齿轮系统方程的无量纲化14-15
• 2.4 本章小结15-16
• 3 单自由度齿轮传动系统的非线性动力学分析16-24
• 3.1 引言16
• 3.2 阻尼变化对于齿轮传动系统的影响16-21
• 3.3 齿轮副的啮合间隙对齿轮系统的影响21
• 3.4 啮合刚度的波动幅值对于齿轮系统的影响21-22
• 3.5 平均激励力P_m 的变化对于齿轮系统的影响22-23
• 3.6 交变激励的幅值变化对于齿轮系统的影响23
• 3.7 本章小结23-24
• 4 正交面齿轮传动系统的动力学模型24-31
• 4.1 正交面齿轮系统的非线性动力学模型24-25
• 4.2 正交面齿轮传动系统的动力学方程25-29
• 4.3 微分方程的无量纲化29-30
• 4.4 本章小结30-31
• 5 正交面齿轮传动系统非线性动力学特性分析31-44
• 5.1 前言31
• 5.2 激励频率对正交面齿轮传动系统的稳定性影响31-40
• 5.3 齿侧间隙 q 对于正交面齿轮传动系统的非线性动力学特性影响40-42
• 5.4 系统的啮合阻尼对于正交面齿轮传动系统的非线性动力学特性影响42-43
• 5.5 本章小结43-44
• 结论44-45
• 致谢45-46
• 参考文献46-48
• 攻读学位期间的研究成果48

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陆一平,查建中,Tony C Woo;平行轴齿轮传动系统布局设计的膨胀方法[J];机械工程学报;2001年12期

2 李润方,韩西,林腾蛟,陶泽光;齿轮传动系统结合部动力学参数识别[J];中国机械工程;2001年12期

3 潘宏侠,姚竹亭;齿轮传动系统状态检测与故障诊断[J];华北工学院学报;2001年04期

4 孙智民,沈允文,王三民,李华;星型齿轮传动系统的非线性动力学分析[J];西北工业大学学报;2002年02期

5 陈威,迟宝山;工程机械齿轮传动系统噪声分析与控制[J];现代制造工程;2004年01期

6 夏少云,陆一平,查建中,李志辉;平行轴齿轮传动系统的紧凑布置设计[J];机械设计与研究;2004年02期

7 董海军,沈允文,刘梦军,张锁怀;含离合器的齿轮传动系统的拍击动力学行为研究[J];西北工业大学学报;2004年02期

8 张柏松;多级齿轮传动系统扭振建模及模态分析[J];三峡大学学报(自然科学版);2004年04期

9 张柏松;多级齿轮传动系统扭振建模及模态分析[J];船舶;2004年06期

10 黄鹏;齿轮传动系统的减噪设计[J];现代零部件;2004年06期

中国重要会议论文全文数据库 前3条

1 王庆洋;曹登庆;;齿轮传动系统的减振降噪研究[A];第九届全国动力学与控制学术会议会议手册[C];2012年

2 李朝峰;周世华;刘杰;闻邦椿;;考虑齿侧间隙的齿轮传动系统非线性动力学特性研究[A];第11届全国转子动力学学术讨论会（ROTDYN2014）论文集（上册）[C];2014年

3 王静;李明;刘刚;;滚动轴承-锥齿轮传动系统非线性动力学研究[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 林汇　供稿;“新猫王”草坪车[N];中国花卉报;2004年

中国博士学位论文全文数据库 前8条

1 鲍和云;两级星型齿轮传动系统分流特性及动力学研究[D];南京航空航天大学;2006年

2 陈会涛;风力发电机齿轮传动系统随机振动分析及动力可靠性概率优化设计[D];重庆大学;2012年

3 周雁冰;基于高阶统计量的齿轮传动系统故障特征提取方法研究[D];华北电力大学;2013年

4 齐立群;空间齿轮传动系统接触动力学及相关问题研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

5 朱增宝;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];南京航空航天大学;2013年

6 龙泉;风电机组齿轮传动系统动态特性及故障诊断方法研究[D];华北电力大学;2012年

7 张锋;基于压电作动器的齿轮传动系统振动主动控制及算法研究[D];重庆大学;2013年

8 韩振南;齿轮传动系统的故障诊断方法的研究[D];太原理工大学;2003年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 单志超;机床齿轮传动系统有限元分析及动力学研究[D];沈阳工业大学;2012年

2 贾金龙;多级齿轮传动系统热分析及软件开发[D];东北大学;2010年

3 李会霞;多级齿轮传动系统的参数化建模与系统可靠性分析[D];东北大学;2010年

4 刘晓洁;齿轮传动系统的快速设计[D];太原理工大学;2006年

5 刘晓宁;三自由度齿轮传动系统的非线性振动及混沌控制[D];西北工业大学;2003年

6 张微才;齿轮传动系统弯扭耦合振动的动态特性研究[D];华中科技大学;2011年

7 褚衍顺;高速重载齿轮传动系统稳定性研究[D];大连理工大学;2012年

8 王艳荣;航空发动机齿轮传动系统参数化建模及动态性能研究[D];沈阳航空航天大学;2013年

9 杨德春;多级齿轮传动系统稳健优化研究[D];西安电子科技大学;2010年

10 孙文婷;齿轮传动系统故障模拟方法的研究[D];太原理工大学;2011年

本文编号：1037992