专用打印机齿轮系统耦合振动分析

发布时间：2017-08-02 10:19

  本文关键词：专用打印机齿轮系统耦合振动分析

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【摘要】：齿轮系统振动是专用打印机中主要的噪声源，它对打印机产品的打印质量产生很大的影响，因此研究齿轮系统的振动对专用打印机显得尤为必要。本文创建了专用打印机齿轮接触分析软件，对BT-UC056打印机的齿轮系统进行了振动动力学仿真和噪声计算，为专用打印机振动分析软件设计和结构优化提供支持。 本文首先分析了齿轮振动产生的主要原因——内部激励，并对其产生的主要机理进行了研究。建立了BT-UC056型打印机齿轮副动力学模型，此模型中包含了所有的内部激励。并在模型的基础上，总结出了该专用打印机齿轮系统内部激励的数值模拟方法。 接下来，针对专用打印机中的齿轮，包括标准齿轮、变位齿轮和修形齿轮，使用ANSYS软件二次开发语言APDL开发了一个齿轮接触分析软件，并用VB语言编写了该软件的交互界面。在此软件中可以自动完成从三维齿轮建模、网格划分、加载、边界设置、求解设置到求解计算的齿轮接触分析全过程，此软件可以自动完成静态、动态接触分析和瞬态动力学分析。 然后，使用有限元法建立了整个BT-UC056型打印机齿轮系统的动力学模型，使用ANSYS Workbench对整个齿轮系统进行了理论模态分析，得到了该齿轮系统的固有频率和固有振型。 最后，在齿轮系统接触分析软件的分析结果的基础上，计算出BT-UC056型打印机齿轮系统内部激励的数值模拟结果，并对各种内部激励进行了拟合，以便于加载。使用ANSYS软件对该型打印机齿轮系统进行了瞬态动力学仿真，得到了其振动响应。根据振动响应结果，对其打印头上中间点处的噪声值进行了初步计算，噪声值极值出现在齿轮系统啮合频率的倍频和结构固有频率附近，与加速度频域分析结果相符。
【关键词】：专用打印机 齿轮系统 二次开发 数值模拟 动力学仿真
【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】：2013
【分类号】：TH132.41;TP334.8
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义8-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 齿轮接触有限元分析研究现状10-11
• 1.2.2 齿轮系统振动分析研究现状11-12
• 1.3 主要研究内容及方案12-13
• 1.3.1 主要研究内容12-13
• 1.3.2 研究方案13
• 1.4 本章小结13-14
• 第2章 齿轮系统动态激励及其动力学模型14-22
• 2.1 专用打印机齿轮传动动力学模型14-16
• 2.1.1 某专用打印机齿轮系统介绍14-15
• 2.1.2 齿轮传动动力学模型15-16
• 2.2 齿轮动态激励产生机理及其数值模拟16-21
• 2.2.1 刚度激励16-18
• 2.2.2 误差激励18-20
• 2.2.3 啮合冲击激励20-21
• 2.3 本章小结21-22
• 第3章 齿轮接触分析平台22-36
• 3.1 齿轮接触分析平台简介22-24
• 3.1.1 软件系统功能23
• 3.1.2 软件系统流程23-24
• 3.2 齿轮几何模型的建立24-30
• 3.2.1 齿轮装配的特殊说明26-27
• 3.2.2 齿根圆与基圆大小的影响27-28
• 3.2.3 移动旋转齿轮28-29
• 3.2.4 材料库29-30
• 3.3 接触问题设置30-35
• 3.3.1 接触对建立31-32
• 3.3.2 接触协调算法32
• 3.3.3 实常数的设置32-35
• 3.4 齿轮分析举例35
• 3.5 本章小结35-36
• 第4章 齿轮系统模态分析36-43
• 4.1 模态分析方法与齿轮系统动力学模型的建立36-39
• 4.1.1 模态分析方法36-37
• 4.1.2 动力学模型的建立37-39
• 4.2 齿轮系统模态分析结果39-42
• 4.2.1 结构系统的模态分析结果39-41
• 4.2.2 关键零部件的模态分析结果41-42
• 4.3 本章小结42-43
• 第5章 齿轮系统振动响应与噪声分析43-50
• 5.1 齿轮系统内部激励拟合结果43-46
• 5.1.1 各内部激励数值模拟结果43-45
• 5.1.2 内部激励曲线拟合45-46
• 5.2 齿轮系统振动响应分析46-48
• 5.2.1 模态叠加法46-47
• 5.2.2 振动响应分析47-48
• 5.3 齿轮系统结构噪声分析48-49
• 5.3.1 结构噪声分析理论48-49
• 5.3.2 结构噪声分析结果49
• 5.4 本章小结49-50
• 结论50-51
• 参考文献51-56
• 致谢56

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