含内斜齿圈的行星齿轮系动力学建模与分析

发布时间：2017-06-04 11:01

  本文关键词：含内斜齿圈的行星齿轮系动力学建模与分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着机械的高速化、轻量化、精密化和自动化程度的迅速提升,机械动力学问题在工程应用中不可回避甚至凸显,冲击破坏、振动噪声、传递精度不满足等问题对动力学研究提出迫切需求。齿轮传动系统占据着机械传动系统中重要的席位,而它传动过程中复杂的动力学问题又制约着传动系统乃至整机系统性能的发挥。含内斜齿圈的行星传动有着传动比值大、档位多、易实现正反转、结构组合形式多样以及体积小的诸多优点,为各种传动系统广泛采用,是许多重要机械设备的关键技术。因此,行星齿轮传动系统的动力学研究有着重要的战略意义。 动力学分析是动力学研究的基础,动力学建模与参数问题又是动力学分析的基础。本文针对目前对斜齿行星轮传动系统动力学研究中基础问题方面的不足,进行了侧重于动力学模型与动力学参数的研究。本文以应用最为广泛的2K-H斜齿行星轮系为研究对象,从渐开线齿形出发,独创性的搭建了2K-H斜齿行星轮系纯轴向扭转-平移耦合振动的精简集中参数模型框架,提供了一种齿轮传动系统振动的各向性研究的新方法,并与其有限元耦合动力学模型框架进行了相互验证；针对新兴的具有优良传动性能的微线段齿形,根据其齿廓独特的成形原理进行了新的相对位移关系分析,在两种模型框架的基础上,首次建立了微线段斜齿行星轮传动的有限元耦合动力学模型和集中参数动力学模型；综合利用微线段斜齿轮的有限元模型和刚度的集中参数耦合算法,拟合了该系统的综合时变啮合刚度；给出了系统的误差与间隙表达；分析了系统的动力学特性及响应并展示了间隙影响下的系统非线性行为。 通过本文的研究,精简了斜齿行星轮系动力学建模,首次建立了微线段斜齿行星轮传动的动力学模型并具体分析了其动力学参数,得出了系统的一些动力学特性及响应,为行星齿轮动力学研究的深入奠定了基础。
【关键词】：斜齿行星轮系 动力学 微线段齿轮 时变啮合刚度
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH132.425
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 致谢7-14
• 第一章 绪论14-22
• 1.1 课题来源及其背景14
• 1.2 行星齿轮系动力学简介14-16
• 1.2.1 行星齿轮系动力学特点15-16
• 1.2.2 行星齿轮系动力学重要性16
• 1.3 含内斜齿圈行星齿轮系应用及研究现状16-20
• 1.3.1 含内斜齿圈行星齿轮系的国内外应用现状16-17
• 1.3.2 含内斜齿圈行星齿轮系的新发展17-18
• 1.3.3 目前含内斜齿圈行星齿轮系的动力学研究的不足18-20
• 1.4 本文主要的工作内容与创新20-22
• 1.4.1 主要工作内容20-21
• 1.4.2 创新点21-22
• 第二章 斜齿行星轮系动力学模型框架及验证22-35
• 2.1 研究对象的确定22-23
• 2.1.1 研究对象的确定原则22
• 2.1.2 2K-H斜齿行星轮系的结构特点及运动分析22-23
• 2.2 动力学建模基础概述23-25
• 2.2.1 多自由度系统的动力学建模23-25
• 2.2.2 有弹性构件机械系统的动力学建模25
• 2.3 研究对象的动力学模型框架25-30
• 2.3.1 2K-H斜齿行星轮系弹性振动模型及相关假设25-27
• 2.3.2 自由度分析及广义坐标选取27
• 2.3.3 广义坐标下的运动特性分析27-28
• 2.3.4 运动微分方程的建立28-29
• 2.3.5 有限元耦合模型的建立29-30
• 2.4 两种模型框架的互相验证30-34
• 2.4.1 集中参数模型的矩阵方程30-32
• 2.4.2 集中参数模型的模态分析32-33
• 2.4.3 两种模态分析结果验证33-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第三章 微线段斜齿行星轮系动力学建模及参数研究35-51
• 3.1 微线段斜齿行星轮系动力学双模型35-40
• 3.1.1 微线段斜齿行星轮系基本参数优化35-36
• 3.1.2 有限元模型建立36-38
• 3.1.3 集中参数模型的建立38-39
• 3.1.3.1 针对新齿形的相对位移分析38-39
• 3.1.3.2 集中参数模型方程39
• 3.1.4 两种模型的相互验证39-40
• 3.2 微线段斜齿行星轮系的啮频啮相分析40-41
• 3.2.1 综合啮合频率40-41
• 3.2.2 啮合相位关系41
• 3.3 微线段斜齿行星轮系的刚度研究41-49
• 3.3.1 刚度激励41-42
• 3.3.2 微线段单个轮齿啮合刚度有限元计算42-44
• 3.3.3 综合时变啮合刚度拟合44-49
• 3.3.3.1 微线段斜齿轮重合度44
• 3.3.3.2 综合时变啮合刚度全齿宽拟合44-45
• 3.3.3.3 综合时变啮合刚度变齿宽拟合45-49
• 3.4 微线段斜齿行星轮系的其他激励49-50
• 3.4.1 外部激励49
• 3.4.2 误差激励49-50
• 3.4.3 侧隙激励50
• 3.5 本章小结50-51
• 第四章 微线段斜齿行星系动力学分析51-67
• 4.1 微线段斜齿行星轮系振动模式分析51-53
• 4.1.1 集中参数模型振动模式分析51-52
• 4.1.2 有限元模型振型结果52-53
• 4.2 微线段斜齿行星轮系瞬态响应53-57
• 4.2.1 微分方程的四阶龙格-库塔数值解法53-54
• 4.2.2 微线段斜齿行星轮系运动微分方程的RK4程序求解54-56
• 4.2.3 求解系统瞬态响应56-57
• 4.3 微线段斜齿行星轮系含内外激励的受迫振动57-65
• 4.3.1 激励与受迫振动57-58
• 4.3.2 振动位移和速度58-62
• 4.3.3 动态啮合力和振动加速度62-65
• 4.4 微线段斜齿行星轮系在间隙影响下的非线性表现65-66
• 4.4.1 非线性行为现象65
• 4.4.2 间隙影响下的系统非线性表现65-66
• 4.5 本章小结66-67
• 第五章 总结与展望67-69
• 5.1 总结67
• 5.2 展望67-69
• 参考文献69-72
• 攻读硕士学位期间发表的论文72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：420755