【摘要】：相比于傳統(tǒng)的平行軸齒輪副傳動,人字齒星型輪系具有體積小、重量輕、承載能力大等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于汽車、船舶、航空、航天等領(lǐng)域。然而在實際工程應(yīng)用中,由于不可避免的制造誤差、安裝誤差、輪齒彈性變形等,載荷無法實現(xiàn)在星型輪系各路功率分流間均勻分配,從而降低了整個系統(tǒng)承載能力,還會引起部分構(gòu)件過載和振動噪聲問題。為了適應(yīng)當(dāng)前星型輪系向著高速重載方向的發(fā)展,在傳統(tǒng)齒輪傳動系統(tǒng)中增加柔性支撐較好地解決了這一難題,但在人字齒類型的星型輪系中還鮮有學(xué)者對該技術(shù)展開深入研究,這對于復(fù)雜星型輪系進一步發(fā)展造成困難。本文以GTF人字齒星型輪系為研究對象,基于系統(tǒng)的動力學(xué)模型,在考慮各種動態(tài)激勵同時引入柔性銷軸,對柔性銷軸式人字齒星型輪系的固有振動特性、動態(tài)響應(yīng)、動力學(xué)均載特性等展開深入研究,為人字齒星型輪系均載系數(shù)確定、誤差控制以及柔性銷結(jié)構(gòu)設(shè)計提供理論依據(jù)。具體研究內(nèi)容如下:1)基于廣義有限元思想,在引入不同結(jié)構(gòu)柔性銷軸的同時,借助空間梁單元理論,將人字齒星型輪系等效為相互耦合的軸系單元,分析并推導(dǎo)了各個軸段之間的耦合關(guān)系,考慮了齒輪時變嚙合剛度、系統(tǒng)誤差、軸段結(jié)構(gòu)柔性的影響,建立了柔性銷軸式人字齒星型輪系的整體動力學(xué)模型,為人字齒星型傳動系統(tǒng)固有振動特性、動態(tài)響應(yīng)以及均載性能的研究奠定了基礎(chǔ)。2)結(jié)合GTF人字齒星型輪系總體動力學(xué)模型,推導(dǎo)了齒輪時變嚙合剛度、當(dāng)量嚙合誤差等主要激勵的計算公式,根據(jù)固有特性的計算原理求解了不同銷軸支撐下系統(tǒng)的固有頻率,并歸納了系統(tǒng)各階頻率所對應(yīng)的主要振型;分析了系統(tǒng)各種類型模態(tài)能量的分布規(guī)律,并研究了系統(tǒng)參數(shù)對各階模態(tài)的影響規(guī)律。3)基于所建立的GTF星型輪系動力學(xué)模型和動態(tài)激勵參數(shù),采用數(shù)值分析方法求解了非線性動力學(xué)微分方程,得到了系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工況(輸入轉(zhuǎn)速9000 r/min,輸入功率120 kW)下各齒輪節(jié)點的時域響應(yīng),包括節(jié)點各個自由度方向上的振動位移、振動速度和振動加速度;基于動力學(xué)響應(yīng)得到了系統(tǒng)內(nèi)外嚙合的動態(tài)嚙合力,并研究了系統(tǒng)工況參數(shù)、剛度參數(shù)以及不同銷軸結(jié)構(gòu)對齒輪動態(tài)嚙合力的影響規(guī)律,為傳動系統(tǒng)動力學(xué)減振降噪提供重要參考指標(biāo)。4)從動態(tài)嚙合力出發(fā),定義了人字齒星型輪系動態(tài)均載系數(shù)的計算方法,得到了穩(wěn)態(tài)工況下GTF人字齒星型輪系的均載系數(shù),分析了銷軸結(jié)構(gòu)、誤差以及工況等參數(shù)對系統(tǒng)均載性能的影響規(guī)律;此外基于系統(tǒng)的均載特性建立了柔性銷軸結(jié)構(gòu)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,以系統(tǒng)均載系數(shù)和銷軸彎曲應(yīng)力最小為目標(biāo)函數(shù),對FJ柔性銷軸的結(jié)構(gòu)尺寸進行優(yōu)化,為星型輪系的柔性銷軸結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化提供理論依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH113.1
【圖文】：

重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文 動系統(tǒng)表現(xiàn)出非常復(fù)雜的非線性耦合振動特性，在綜合考慮以上各種因素的基礎(chǔ)上，傳統(tǒng)解析方法難以全面地描述其動力學(xué)特性。但理論和實踐均證明，多功率分流齒輪傳動系統(tǒng)的動力學(xué)特性對齒輪系統(tǒng)疲勞壽命、可靠性等有顯著影響[6,7]。因此，采用現(xiàn)代技術(shù)和手段，深入了解齒輪系統(tǒng)動力學(xué)特性及振動機理，并據(jù)此研究系統(tǒng)減振降噪措施和提高齒輪系統(tǒng)承載能力，己成為當(dāng)前齒輪設(shè)計亟需解決的問題[8]。

(a) 純扭轉(zhuǎn)動力學(xué)模型 (b) 平移—扭rucumsmukrmkrukmcususmkmsxksykcykcusmkrmksumumxkmykmzks c r, ,z z zk k kyy yx xy

重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文 星輪系的平面二維有限元接觸模型(如圖 1.4(a))，結(jié)合傳統(tǒng)有限元分析和 Bousinesq方法進行求解，并與分析模型進行了對比，得到了十分吻合的結(jié)果。之后，Singh[30]在二維有限元基礎(chǔ)上又建立了斜齒行星輪系三維有限元模型(如圖 1.4(b))，并以此為基礎(chǔ)研究了齒輪銷孔切向誤差、行星輪個數(shù)和均載系數(shù)之間的關(guān)系。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 尚振國;陳鳳艷;蔡衛(wèi)國;武力波;;海上風(fēng)電齒輪箱柔性銷結(jié)構(gòu)有限元優(yōu)化設(shè)計[J];機械設(shè)計與制造工程;2015年07期

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4 邱星輝;韓勤鍇;褚福磊;;風(fēng)力機行星齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)研究綜述[J];機械工程學(xué)報;2014年11期

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10 朱增寶;朱如鵬;鮑和云;靳廣虎;;偏心與安裝誤差對封閉差動人字齒輪傳動系統(tǒng)靜力學(xué)均載特性的影響[J];華南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年08期

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3 邱育潮;柔性銷軸式風(fēng)電齒輪箱行星傳動均載研究[D];重慶大學(xué);2015年

4 王海軍;柔性銷軸風(fēng)電行星齒輪傳動強度研究[D];重慶大學(xué);2012年

5 袁擎宇;星型齒輪傳動系統(tǒng)均載分析方法的研究[D];南京航空航天大學(xué);2004年

本文編號：2744603