三自由度非线性齿轮系统灵敏度分析及ADAMS仿真
发布时间：2021-11-01 16:51
本文在综述了国内外有关齿轮动力学及灵敏度分析方面研究的发展和现状基础上,分析了三自由度非线性齿轮系统的响应和七个参数的灵敏度问题,使用动力学软件ADAMS仿真了齿轮传动的运动过程,并分析了结果。主要内容包括:1.使用Runge-Kutta数值积分方法对数学模型进行了求解,计算出三自由度非线性齿轮系统的周期响应。2.给出了三自由度非线性齿轮系统瞬态和稳态情况下的周期响应,瞬态方程响应的变化范围很大,在今后设计过程中应给予足够的重视。3.计算出七个参数对系统灵敏度,分析了参数对系统的影响,得出了阻尼系数对系统的影响较大,而刚度系数对系统的影响较小,为以后齿轮的尺寸设计、材料的选取及研究齿轮的振动,冲击,噪声奠定了基础。4.使用软件Pro/E建立了齿轮系统参数化模型,在动力学软件ADAMS中仿真,输出了在阻尼系数和刚度系数变化的情况下系统的振动曲线。
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
－1齿轮动力学理论体系（2)线性时变模型(LTV:LinearTime-Variant)
:一个典型的单级齿轮转子－轴承传动系统包括箱体、滚子轴承、支撑轴、齿轮副等零部件，如图2.1所示。在进行传动分析时，为了使问题简化，箱体被看作是固定的;忽略原动部件惯性载荷的影响，即假设这样的惯性元件是通过柔性的联轴器与齿轮箱联接。同时假设系统关于齿轮平面对称，故系统的轴向运动可以忽略不计。图2.1 齿轮系统传动模型该系统的运动微分方程可写成如一般的形式为M q ′′( t ) + C q ′(t ) + K ( t ) f ( q ( t )) =F ( t)（2-1）式中：M 表示时不变的质量矩阵，q ( t)表示位移向量。C 为时不变的阻尼矩阵，即不考虑轮齿分离及时变的啮合特性对啮合阻尼的影响。刚度矩阵 K (t )为周期时变矩阵: ( ) ( 2 / )hK t = K t + π ，h 为齿轮啮合的基频。 f ( q ( t ))为间隙非
第二章 齿轮系统动力学模型的建立16线性函数，图2.2描述非线性位移向量 f ( q ( t))(包括轴承的径向间隙和齿侧间隙)的力－位移关系。 F ( t)为系统的激励力向量。图2.2 齿轮副及轴承中间的间隙非线性函数2.3.2 数学模型的建立[74]使用集中质量法建立如图2-1所示的单级齿轮传动的动力学模型，认为系统由只有弹性而无质量的弹簧和只有质量而无弹性的质量块组成，则式(2-1)表示的多自由度系统的可简化形式为三自由度非线性齿轮传动系统模型，包括齿轮惯量g1I 和g2I ，齿轮质量g1m 和g2m ，基圆直径g1d 和g2d ，如图2-3所示。齿轮啮合由非线性位移函数hf 和时变刚度 ( )hk t ，线性粘性阻尼hc 描述。轴承和支撑轴的模型则由等效的阻尼元件和非线性刚度元件表述。阻尼元件具有线性粘性阻尼系数b1c 和b2c
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Pro/E及Adams圆柱齿轮减速器的参数化建模及运动仿真[J]. 陈志刚,吴雪飞. 机械研究与应用. 2005(02)
[2]齿轮系统非线性振动研究进展[J]. 王建军,李其汉,李润方. 力学进展. 2005(01)
[3]三自由度齿轮传动系统的非线性振动分析[J]. 刘晓宁,王三民,沈允文. 机械科学与技术. 2004(10)
[4]任意分布参数的机械零件的可靠性灵敏度设计[J]. 张义民. 机械工程学报. 2004(08)
[5]单自由度随机滞回系统的振动响应分析[J]. 张义民,付立英,闻邦椿. 振动工程学报. 2004(01)
[6]基于ADAMS的多级齿轮传动系统动力学仿真[J]. 洪清泉,程颖. 北京理工大学学报. 2003(06)
[7]求解非线性动力系统周期解推广的打靶法[J]. 李德信,徐健学. 应用力学学报. 2003(04)
[8]具有相关失效模式的多自由度非线性结构随机振动系统的可靠性分析[J]. 张义民,王顺,刘巧伶,闻邦椿. 中国科学E辑:技术科学. 2003(09)
[9]一般实矩阵特征值问题的多维灵敏度分析[J]. 张义民,刘巧玲,闻邦椿. 应用力学学报. 2003(01)
[10]含间隙和时变啮合刚度的弧齿锥齿轮传动系统非线性振动特性研究[J]. 王三民,沈允文,董海军. 机械工程学报. 2003(02)
本文编号：3470454
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
－1齿轮动力学理论体系（2)线性时变模型(LTV:LinearTime-Variant)
:一个典型的单级齿轮转子－轴承传动系统包括箱体、滚子轴承、支撑轴、齿轮副等零部件，如图2.1所示。在进行传动分析时，为了使问题简化，箱体被看作是固定的;忽略原动部件惯性载荷的影响，即假设这样的惯性元件是通过柔性的联轴器与齿轮箱联接。同时假设系统关于齿轮平面对称，故系统的轴向运动可以忽略不计。图2.1 齿轮系统传动模型该系统的运动微分方程可写成如一般的形式为M q ′′( t ) + C q ′(t ) + K ( t ) f ( q ( t )) =F ( t)（2-1）式中：M 表示时不变的质量矩阵，q ( t)表示位移向量。C 为时不变的阻尼矩阵，即不考虑轮齿分离及时变的啮合特性对啮合阻尼的影响。刚度矩阵 K (t )为周期时变矩阵: ( ) ( 2 / )hK t = K t + π ，h 为齿轮啮合的基频。 f ( q ( t ))为间隙非
第二章 齿轮系统动力学模型的建立16线性函数，图2.2描述非线性位移向量 f ( q ( t))(包括轴承的径向间隙和齿侧间隙)的力－位移关系。 F ( t)为系统的激励力向量。图2.2 齿轮副及轴承中间的间隙非线性函数2.3.2 数学模型的建立[74]使用集中质量法建立如图2-1所示的单级齿轮传动的动力学模型，认为系统由只有弹性而无质量的弹簧和只有质量而无弹性的质量块组成，则式(2-1)表示的多自由度系统的可简化形式为三自由度非线性齿轮传动系统模型，包括齿轮惯量g1I 和g2I ，齿轮质量g1m 和g2m ，基圆直径g1d 和g2d ，如图2-3所示。齿轮啮合由非线性位移函数hf 和时变刚度 ( )hk t ，线性粘性阻尼hc 描述。轴承和支撑轴的模型则由等效的阻尼元件和非线性刚度元件表述。阻尼元件具有线性粘性阻尼系数b1c 和b2c
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Pro/E及Adams圆柱齿轮减速器的参数化建模及运动仿真[J]. 陈志刚,吴雪飞. 机械研究与应用. 2005(02)
[2]齿轮系统非线性振动研究进展[J]. 王建军,李其汉,李润方. 力学进展. 2005(01)
[3]三自由度齿轮传动系统的非线性振动分析[J]. 刘晓宁,王三民,沈允文. 机械科学与技术. 2004(10)
[4]任意分布参数的机械零件的可靠性灵敏度设计[J]. 张义民. 机械工程学报. 2004(08)
[5]单自由度随机滞回系统的振动响应分析[J]. 张义民,付立英,闻邦椿. 振动工程学报. 2004(01)
[6]基于ADAMS的多级齿轮传动系统动力学仿真[J]. 洪清泉,程颖. 北京理工大学学报. 2003(06)
[7]求解非线性动力系统周期解推广的打靶法[J]. 李德信,徐健学. 应用力学学报. 2003(04)
[8]具有相关失效模式的多自由度非线性结构随机振动系统的可靠性分析[J]. 张义民,王顺,刘巧伶,闻邦椿. 中国科学E辑:技术科学. 2003(09)
[9]一般实矩阵特征值问题的多维灵敏度分析[J]. 张义民,刘巧玲,闻邦椿. 应用力学学报. 2003(01)
[10]含间隙和时变啮合刚度的弧齿锥齿轮传动系统非线性振动特性研究[J]. 王三民,沈允文,董海军. 机械工程学报. 2003(02)
本文编号：3470454
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