【摘要】：隨著齒輪箱向高速、重載方向發(fā)展,對(duì)其振動(dòng)噪聲、輕量化以及可靠性要求也在不斷提高。因此探求精細(xì)建模方法對(duì)齒輪箱的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè),為其減振、降噪及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)是非常有必要的。在國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目資助下(項(xiàng)目號(hào)2013BAF01B05),本文以某齒輪箱為研究對(duì)象,開(kāi)展了齒輪副和軸承的精細(xì)建模方法研究,對(duì)齒輪箱進(jìn)行了固有特性、瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)及振動(dòng)測(cè)試試驗(yàn)研究。完成的主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,對(duì)齒輪傳動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)激勵(lì)進(jìn)行分析,結(jié)合深溝球軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),在赫茲接觸理論的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出了軸承非線性剛度計(jì)算公式。在提出的軸承簡(jiǎn)化動(dòng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)上,結(jié)合計(jì)算得到的軸承剛度曲線,對(duì)滾動(dòng)軸承、齒輪副瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)精細(xì)建模方法進(jìn)行了研究,完成了齒輪箱精細(xì)模型的建立。采用粘結(jié)接觸理論和LANCEZOS法對(duì)齒輪箱進(jìn)行了自由模態(tài)分析,得到了其固有頻率和振型。并采用力錘激勵(lì)法對(duì)齒輪箱進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)B(tài)測(cè)試,與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,對(duì)齒輪箱模態(tài)分析模型進(jìn)行了檢驗(yàn)及修正。在提出的齒輪副、軸承動(dòng)力學(xué)精細(xì)建模方法的基礎(chǔ)上,綜合考慮輪齒時(shí)變嚙合剛度、嚙合沖擊、齒面摩擦以及軸承剛度等非線性因素的影響,建立了齒輪箱三維接觸動(dòng)態(tài)有限元分析模型,進(jìn)行瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析,得到了額定工況下的齒輪箱各構(gòu)件的應(yīng)力狀態(tài)及箱體的振動(dòng)特性。對(duì)不同轉(zhuǎn)速、不同軸承游隙和存在幾何偏心誤差下的齒輪箱動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了研究。最后,搭建了齒輪箱減速器振動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)架,對(duì)不同工況下的齒輪箱振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行了測(cè)試,利用實(shí)驗(yàn)方法得到減速器振動(dòng)加速度響應(yīng)曲線,并與仿真計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較,驗(yàn)證了所提出的齒輪箱瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)精細(xì)建模方法的有效性與準(zhǔn)確性。
【圖文】：

齒輪傳動(dòng)的動(dòng)態(tài)激勵(lì)輪箱在運(yùn)行過(guò)程中所受的內(nèi)部激勵(lì)主要由輪齒的時(shí)變嚙合剛度、齒側(cè)間輪綜合傳遞誤差等因素產(chǎn)生，并且與由原動(dòng)機(jī)的主動(dòng)力矩、負(fù)載阻力以組成的外部激勵(lì)共同作用于齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)。其中外部激勵(lì)是根據(jù)系統(tǒng)的確定的，而不同齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)的區(qū)別則在于其內(nèi)部激勵(lì)[36]，內(nèi)部激勵(lì)下三種形式： 剛度激勵(lì)大多數(shù)情況下，由于直齒圓柱齒輪副輪齒嚙合的重合度在 1 到 2 之間，，中將出現(xiàn)單對(duì)齒或多對(duì)齒同時(shí)參與嚙合的現(xiàn)象，且輪齒嚙合點(diǎn)在漸開(kāi)線形成軌跡只是理論嚙合線上的一段[37]。如圖 2.1 所示，1 2N N 為理論嚙合線合線則為齒廓工作段 AD，由兩個(gè)雙齒嚙合區(qū)段 A- B、C -D和一個(gè)單齒嚙 -C組成，其中單對(duì)輪齒嚙合時(shí)所對(duì)應(yīng)的齒輪綜合嚙合剛度較小，而雙對(duì)時(shí)所對(duì)應(yīng)的齒輪綜合嚙合剛度較大。當(dāng)齒輪副連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于單、雙交替的出現(xiàn)，使得輪齒嚙合剛度發(fā)生突變并且呈現(xiàn)周期性變化的趨勢(shì)。

圖 2.2 作用在彈性半空間體上的分布力Fig.2.2 Distribution force acting on elastic half-space body體的基本解，分布力作用下產(chǎn)生的變形為：2(1 )( , )zdx dyu p x yE r 2 2 x ) ( y y )， E --彈性體彈性模量， --彈性體泊松點(diǎn)發(fā)生接觸的兩表面光滑的彈性體，如圖 2.3 所示， 點(diǎn)的公切平面，坐標(biāo)軸1z 與公切平面垂直并指向物直并指向物體 2，1 2P、 P 分別為點(diǎn) O 附近彈性體 1、坐標(biāo)變換，不受載荷作用下時(shí)兩點(diǎn)之間的距離可表示2 21 2 0 0z z A x B y為二次曲面方程系數(shù)。用后，點(diǎn) 將分別產(chǎn)生沿 、2z 坐標(biāo)軸方向的位移 2.3（b）、（c）所示，此時(shí)有：
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TH113.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2608884