本文關(guān)鍵詞：單級斜齒圓柱齒輪傳動系統(tǒng)非線性動力特性分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：齒輪傳動系統(tǒng)以其結(jié)構(gòu)緊湊、傳動平穩(wěn)、傳動效率高等優(yōu)點,被廣泛應用到各大機械設(shè)備當中。隨著現(xiàn)代機械工業(yè)的快速發(fā)展,人們對齒輪系統(tǒng)的動態(tài)性能有了更高的要求。深入研究齒輪系統(tǒng)在多種非線性因素下的動力學行為,分析齒輪系統(tǒng)振動的產(chǎn)生機理和變化規(guī)律,為設(shè)計制造小振動、低噪聲、高可靠性、高傳遞性能的齒輪系統(tǒng)提供理論依據(jù)。本文以某車輛系統(tǒng)中使用的單級斜齒圓柱齒輪傳動系統(tǒng)為研究對象,以振動理論為基礎(chǔ),綜合考慮系統(tǒng)在多個方向上的運動情況,分別建立3自由度單級斜齒圓柱齒輪傳動系統(tǒng)軸-扭耦合力學模型和考慮齒面時變摩擦的5自由度彎-扭-軸耦合力學模型,利用數(shù)值法對其求解,通過計算系統(tǒng)局部分岔圖、相圖、Poincaré截面圖、最大Lyapunov指數(shù)、FFT頻譜圖、幅值云圖和位移-時間映像圖等,分析系統(tǒng)在單參數(shù)變化和多參數(shù)耦合時的動力學行為。主要內(nèi)容如下:針對分段線性齒側(cè)間隙函數(shù)進行高次擬合,得到連續(xù)光滑的齒側(cè)間隙函數(shù)表達式。結(jié)合斜齒輪的傳動特點,采用不同齒側(cè)間隙函數(shù)對軸-扭耦合系統(tǒng)的混沌分岔特性和振動特性進行分析對比,定性地證明對分段線性齒側(cè)間隙函數(shù)進行高次擬合的合理性�？紤]重合度對系統(tǒng)的影響,劃分單、雙齒嚙合時間�；贐uckingham的半經(jīng)驗公式,根據(jù)摩擦學原理,推導計算斜齒圓柱齒輪傳動系統(tǒng)齒面摩擦系數(shù)隨嚙合點變化的計算式,結(jié)合齒輪嚙合原理,對齒面摩擦系數(shù)隨嚙合點變化的趨勢進行分析。建立考慮齒面時變摩擦的單級斜齒輪傳動系統(tǒng)彎-扭-軸耦合力學模型,對系統(tǒng)運動方程進行無量綱化處理,并對其進行數(shù)值求解。分析系統(tǒng)混沌分岔特性,發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)隨嚙合頻率變化多處存在邊界畸變現(xiàn)象;結(jié)合系統(tǒng)最大幅值云圖和幅頻特性疊加圖進一步發(fā)現(xiàn),邊界畸變導致齒輪系統(tǒng)振動幅值跳躍甚至出現(xiàn)強共振響應。最后,選擇不同的扭轉(zhuǎn)力矩、齒側(cè)間隙等值,計算系統(tǒng)在Ω~hk和Ω~εh參數(shù)平面上的幅值云圖,分析系統(tǒng)在參數(shù)耦合作用下的振動特性,得到多個參數(shù)耦合變化時系統(tǒng)振動失穩(wěn)的參數(shù)區(qū)域。發(fā)現(xiàn)在扭矩、剛度波動、嚙合頻率相互耦合時,系統(tǒng)存在多處幅值跳躍現(xiàn)象和強共振響應。隨著扭矩的增大,系統(tǒng)對應的強共振幅值隨之增大,而系統(tǒng)發(fā)生不穩(wěn)定振動的參數(shù)區(qū)間明顯減小;隨著扭矩的增大,系統(tǒng)發(fā)生不穩(wěn)定振動的位置有所提前。通過計算系統(tǒng)位移-時間映像圖,分析系統(tǒng)隨嚙合時間和嚙合頻率的變化,系統(tǒng)振動漸變失穩(wěn)的變化過程。
【關(guān)鍵詞】：斜齒輪 非線性動力學 齒側(cè)間隙 齒面摩擦 參數(shù)耦合
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH132.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 引言9
• 1.2 齒輪系統(tǒng)動力學9-10
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3.1 齒輪系統(tǒng)非線性動力學研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3.2 齒面摩擦的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.4 本文主要技術(shù)路線12-14
• 1.4.1 研究目標12
• 1.4.2 研究方法12-14
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容14-17
• 2 3 自由度斜齒輪傳動系統(tǒng)軸-扭耦合動力學建模17-26
• 2.1 引言17
• 2.2 齒輪傳動系統(tǒng)的動態(tài)激勵17-19
• 2.2.1 剛度激勵17-19
• 2.2.2 誤差激勵19
• 2.3 齒側(cè)間隙函數(shù)的分析計算19-22
• 2.4 3 自由度斜齒輪傳動系統(tǒng)的離散物理模型22-23
• 2.5 3 自由度斜齒輪傳動系統(tǒng)的力學模型23-24
• 2.6 小結(jié)24-26
• 3 3 自由度斜齒輪傳動系統(tǒng)動力學特性分析26-42
• 3.1 引言26
• 3.2 系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)計算26
• 3.3 采用分段線性齒側(cè)間隙函數(shù)的斜齒輪傳動系統(tǒng)動力學特性分析26-35
• 3.3.1 系統(tǒng)混沌分岔特性分析27-33
• 3.3.2 系統(tǒng)振動特性分析33-35
• 3.4 采用7次擬合齒側(cè)間隙函數(shù)的斜齒輪傳動系統(tǒng)動力學特性分析35-41
• 3.4.1 系統(tǒng)混沌分岔特性分析35-39
• 3.4.2 系統(tǒng)振動特性分析39-41
• 3.5 對兩系統(tǒng)進行對比分析41
• 3.6 小結(jié)41-42
• 4 考慮齒面摩擦的5自由度斜齒輪傳動系統(tǒng)彎-扭-軸耦合動力學建模42-49
• 4.1 引言42-43
• 4.2 考慮齒面摩擦的5自由度斜齒輪傳動系統(tǒng)建模43-46
• 4.2.1 考慮齒面摩擦的5自由度斜齒輪傳動系統(tǒng)離散動力學模型43-44
• 4.2.2 考慮齒面摩擦的5自由度斜齒輪傳動系統(tǒng)動力學模型44-46
• 4.3 齒面摩擦計算46-48
• 4.4 小結(jié)48-49
• 5 考慮齒面摩擦的5自由度斜齒輪傳動系統(tǒng)動力學特性分析49-67
• 5.1 引言49
• 5.2 系統(tǒng)參數(shù)選取49-50
• 5.3 系統(tǒng)摩擦特性分析50
• 5.4 系統(tǒng)混沌分岔特性分析50-56
• 5.5 系統(tǒng)振動特性分析56-65
• 5.5.1 時變剛度、嚙合頻率與扭轉(zhuǎn)力矩耦合對系統(tǒng)的影響56-60
• 5.5.2 綜合誤差、嚙合頻率與扭轉(zhuǎn)力矩耦合對系統(tǒng)的影響60-62
• 5.5.3 綜合誤差、嚙合頻率與齒側(cè)間隙耦合對系統(tǒng)的影響62-65
• 5.6 小結(jié)65-67
• 結(jié)論67-69
• 致謝69-70
• 參考文獻70-74
• 攻讀學位期間的研究成果74

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本文編號：386955