發(fā)布時(shí)間：2020-05-21 15:46

【摘要】：齒輪作為回轉(zhuǎn)裝備和動(dòng)力傳動(dòng)裝置中最為重要的部件之一,在生產(chǎn)中運(yùn)用的越來越廣泛,對(duì)齒輪的要求也在不斷提高。齒輪系統(tǒng)中的振動(dòng)特性直接影響機(jī)械系統(tǒng)和機(jī)械裝備的工作性能和可靠性。本文從齒面微觀凹凸不平出發(fā)結(jié)合分形理論及混沌理論,探討齒面微觀形貌對(duì)齒輪嚙合振動(dòng)特性影響以及時(shí)變剛度,齒側(cè)間隙對(duì)齒輪動(dòng)力學(xué)特性研究。首先以電化學(xué)光整加工和磨削加工方法加工試件后得到兩種具有不同微觀幾何形貌的表面,運(yùn)用泰勒霍普森觸針式測量儀進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集運(yùn)用頻譜法求取對(duì)應(yīng)的分形維數(shù)和特征尺度。運(yùn)用分形幾何學(xué),Hertz理論以及W-M輪廓曲線函數(shù),建立考慮到真實(shí)表面輪廓的微觀三維模型和表面微凸體接觸模型,在此基礎(chǔ)上分析分形維數(shù)及特征尺度對(duì)微觀凹凸不平的影響,進(jìn)一步分析了在齒輪運(yùn)動(dòng)過程中的動(dòng)力學(xué)特性與齒面法向接觸剛度和阻尼影響關(guān)系。結(jié)論表明:(1)分形維數(shù)和特征尺度能夠很好的描述微觀形貌復(fù)雜程度,其中分形維數(shù)越大,特征尺度越小則粗糙度小,表面輪廓曲線越復(fù)雜,表面輪廓幅值小。(2)電化學(xué)光整加工后的表面與磨削加工相比較,電化學(xué)光整加工表面的法向接觸阻尼大,可以減少齒輪運(yùn)行中的嚙合振動(dòng),能有有效的提高齒輪運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性。其次運(yùn)用Melnikov方法探討了齒輪的全局分岔和混沌的非線性振動(dòng)。Melnikov可以有效分析同宿分岔和檢測混沌行為,利用Melnikov分析方法對(duì)非線性齒輪中全局同宿分岔和運(yùn)動(dòng)到混沌的行為進(jìn)行研究�？紤]含齒側(cè)間隙、時(shí)變剛度、外部激勵(lì)和靜態(tài)運(yùn)動(dòng)誤差等因素下的單自由度直齒輪系統(tǒng)動(dòng)力模型。通過Melikov方法對(duì)系統(tǒng)同宿軌道出現(xiàn)分岔和馬蹄混沌的參數(shù)區(qū)域進(jìn)行預(yù)測,繪制不同參數(shù)空間的閾值曲線。采用Runge-Kutta法對(duì)單自由度運(yùn)動(dòng)微分方程進(jìn)行數(shù)值求解。結(jié)合系統(tǒng)相圖圖,龐加萊截面圖以及最大李雅普諾夫指數(shù),分析含齒側(cè)間隙和時(shí)變剛度對(duì)齒輪振動(dòng)的影響。結(jié)果表明Melnikov預(yù)測的正確性,并取得了較好的一致性。在實(shí)際工程中,可以有針對(duì)性的選擇參數(shù),避免齒輪系統(tǒng)進(jìn)行無規(guī)則振動(dòng)。
【圖文】：

究嚙合剛度和阻尼以及嚙合頻率等對(duì)齒輪系統(tǒng)振動(dòng)的影響等人通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究推斷出齒輪彎曲疲勞損傷的主要振動(dòng)激勵(lì)源是齒輪的全齒塑形變形，并且導(dǎo)出一般閉式公式，可以近似的計(jì)算全齒塑形變形引起的靜態(tài)傳遞誤差振動(dòng)激勵(lì)。2011 年 Marcello Faggion 等人通過分析直齒輪非線性動(dòng)力學(xué)特性及其響應(yīng)，建立了以齒輪振動(dòng)幅值的目標(biāo)函數(shù)，利用 Random-Simplex優(yōu)化了齒廓形狀，得出齒廓形狀的優(yōu)化能夠減少齒輪系統(tǒng)振動(dòng)幅值及噪音。2013年 Omar D.Mohammed 等對(duì)時(shí)變嚙合剛度的齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究，，對(duì)于裂紋過長所帶來的有限元誤差問題，提出了一種新的時(shí)變嚙合剛度模型，通過時(shí)域方面的故障診斷數(shù)據(jù)及 FEM 結(jié)果對(duì)比，證明了新模型可以很好的解決長裂紋的問題[21]，從而使在齒輪運(yùn)行中避免裂紋的參數(shù)減少提高齒輪系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性。2016 年 A.Farshidianfar 運(yùn)用 Melnikov 理論對(duì)建立的考慮時(shí)變剛度以及內(nèi)外部激勵(lì)和齒側(cè)間隙等齒輪非線性數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析得到了混沌行為存在的閾值，希望能夠通過進(jìn)入混沌的參數(shù)區(qū)域值選擇來消除混沌[22]。

圖 1-2 技術(shù)路線圖建立的非線性齒輪動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型進(jìn)混沌分岔圖，時(shí)域圖來研究系統(tǒng)中存在分，進(jìn)一步分析各參數(shù)對(duì)系統(tǒng)混沌狀態(tài)的影下：要對(duì)齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的發(fā)展概況，齒輪運(yùn)要研究現(xiàn)狀進(jìn)行描述。論文中所運(yùn)用到的知識(shí)點(diǎn)-分形理論，齒面紹以及各理論在齒輪運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性研究中的中的 W-M 輪廓函數(shù)，對(duì)已測量的不同加工對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分形處理處理計(jì)算得到
【學(xué)位授予單位】：新疆大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH132.41

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本文編號(hào)：2674526