大型磨機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,其中存在著眾多不確定性因素,然而目前在結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析領(lǐng)域中,有限元仿真技術(shù)主要是在確定性框架內(nèi)進(jìn)行的研究,很少考慮傳動(dòng)系統(tǒng)中的不確定性因素對(duì)系統(tǒng)有限元模型動(dòng)態(tài)特性造成的影響,使得模型無法正確地反映系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性,導(dǎo)致仿真結(jié)果不能有較好的工業(yè)應(yīng)用。而且當(dāng)前的模型修正方法多是基于模態(tài)參數(shù)和頻率響應(yīng)函數(shù)的模型修正方法,基于時(shí)域響應(yīng)的模型修正方法并不多見。研究分析傳動(dòng)系統(tǒng)中的不確定性因素以及探索基于時(shí)域響應(yīng)的模型修正方法,對(duì)有限元方法的發(fā)展和應(yīng)用具有重要意義。本文以大型磨機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)為研究對(duì)象,通過試驗(yàn)測(cè)試和理論建模相結(jié)合的手段,對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)中存在的不確定性參數(shù)進(jìn)行了分析和識(shí)別,最后建立了能夠正確反映運(yùn)行狀態(tài)下傳動(dòng)系統(tǒng)位移響應(yīng)的有限元模型。具體內(nèi)容如下:(1)基于相似理論設(shè)計(jì)并搭建了適合實(shí)驗(yàn)室條件的傳動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái);以試驗(yàn)臺(tái)的一級(jí)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)為研究對(duì)象,基于分層思想將其分為不同的子結(jié)構(gòu),分析了各子結(jié)構(gòu)中存在的不確定性因素,并建立了考慮不確定性因素的各子結(jié)構(gòu)有限元模型。(2)設(shè)計(jì)并實(shí)施了模態(tài)試驗(yàn);基于模態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù),以傳動(dòng)軸子結(jié)構(gòu)和軸承子結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)為待修正參數(shù),使用基于響應(yīng)面的有限元模型修正技術(shù),對(duì)子結(jié)構(gòu)有限元模型進(jìn)行了修正。(3)通過基于理論力學(xué)的石川算法計(jì)算得到了齒輪副的時(shí)變嚙合剛度;以時(shí)變嚙合剛度的計(jì)算結(jié)果為目標(biāo)值,使用響應(yīng)面法修正了嚙合輪齒子結(jié)構(gòu)的有限元模型。(4)設(shè)計(jì)并實(shí)施了傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)下的位移響應(yīng)試驗(yàn);然后基于動(dòng)響應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果修正了支撐座子結(jié)構(gòu)的有限元模型;最后將各子結(jié)構(gòu)模型組合為傳動(dòng)系統(tǒng)整體有限元模型,并將位移響應(yīng)的仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果表明有限元模型能夠準(zhǔn)確地反映傳動(dòng)系統(tǒng)的位移響應(yīng)。
【學(xué)位單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH132
【部分圖文】：

有與原生系統(tǒng)相似的組成要素，然后便是依據(jù)相似的序組合。所以，在進(jìn)行大型磨機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的相似傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)素進(jìn)行慎重選擇，而且要注意組成要素間序結(jié)構(gòu)的相似。統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般分為如下步驟：對(duì)原生系統(tǒng)中組成要素的數(shù)量、特征，以及序結(jié)構(gòu)進(jìn)行識(shí)選擇并構(gòu)建相似系統(tǒng)的組成要素，使其與原生系統(tǒng)的組成特征上相似；根據(jù)原生系統(tǒng)的序結(jié)構(gòu)對(duì)相似系統(tǒng)的組成要素進(jìn)行組合，似系統(tǒng)。驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)及搭建1 為某 7.9 米磨機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，該傳動(dòng)系統(tǒng)包含：1-電機(jī)，2-減速箱，4-低速齒輪副，5-高速齒輪副，6-輸出端聯(lián)軸器，（包括齒輪副、筒體）。以該傳動(dòng)系統(tǒng)為原生系統(tǒng)，基于論設(shè)計(jì)并搭建相似傳動(dòng)系統(tǒng)的試驗(yàn)裝置。

傳動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)的研制及有限元建模圖 2.1 可知原生系統(tǒng)包含的組成要素為：2 對(duì)齒輪副、4 根傳動(dòng)軸、電機(jī)、聯(lián)軸器以及軸承。根據(jù)原生系統(tǒng)的組成要素進(jìn)行相關(guān)零部件的選擇，并根據(jù)原生系統(tǒng)的序結(jié)構(gòu)對(duì)相似系統(tǒng)的組成要素進(jìn)行組合，最終搭建得到的傳動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)如圖 2.2 所示。

傳動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)的研制及有限元建模大，無法用于后續(xù)的研究中。年來，以分層思想為核心，通過修正子結(jié)構(gòu)有限元模型獲得整分層修正方法正在迅速發(fā)展。針對(duì)復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備，該方法首定因素少、誤差小、耦合程度低的簡(jiǎn)單子結(jié)構(gòu)，然后對(duì)子結(jié)構(gòu)別子結(jié)構(gòu)中的不確定性參數(shù)，最后將修正后的子結(jié)構(gòu)進(jìn)行組整體有限元模型[41]。該方法能夠有效地處理復(fù)雜結(jié)構(gòu)中不確難以建立的問題。以試驗(yàn)臺(tái)的一級(jí)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)為研究對(duì)象，如圖 2.3 所示，基零部件在結(jié)構(gòu)上的連接關(guān)系將傳動(dòng)系統(tǒng)拆分為 5 個(gè)子結(jié)構(gòu)，
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