本文關(guān)鍵詞：直齒行星傳動模態(tài)突變現(xiàn)象及非線性動力學(xué)研究

  更多相關(guān)文章： 行星齒輪 固有特性 模態(tài)躍遷 非線性動力學(xué) 齒輪磨損

【摘要】：行星傳動因其卓越的傳動性能而被應(yīng)用于各個領(lǐng)域,但由于其自身的傳動特點及結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性導(dǎo)致振動和噪音問題較為突出,一直是急需解決的問題。為提高其功重比,研究其傳動機理,進而尋求減振降噪途徑,本文將圍繞直齒行星傳動展開研究,對其固有特性、模態(tài)突變現(xiàn)象、非線性動響應(yīng)、齒面磨損機理及其對系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)的影響進行研究,論文主要內(nèi)容包括:首先,對直齒行星傳動的主要設(shè)計參數(shù)及非線性因素進行整定。在系桿隨動坐標系基礎(chǔ)上,采用集中參數(shù)法,計入齒側(cè)間隙、粘性阻尼、誤差激勵、組件變形等因素建立該系統(tǒng)的非線性動力學(xué)模型。計算各組成構(gòu)件間的變形協(xié)調(diào)條件,根據(jù)牛頓第二定律結(jié)合各自由度方向上的運動特征,推導(dǎo)該類傳動系統(tǒng)的線性及非線性動力學(xué)方程。隨后,通過求解該類傳動對應(yīng)的特征值問題方程,得到其固有頻率和振型。根據(jù)固有頻率的重根數(shù)及位移關(guān)系將該類傳動的自由振動進行歸納分類。采用控制變量法,明晰各參數(shù)對系統(tǒng)固有特性的影響,得到相應(yīng)的頻率變化規(guī)律曲線。通過研究相鄰階頻率變化軌跡發(fā)現(xiàn)存在兩種模態(tài)突變現(xiàn)象,即模態(tài)相交和躍遷,并利用耦合因子給出各模態(tài)突變對應(yīng)的判定準則;進一步分析模態(tài)突變對輪系振動模式、模態(tài)能量及其敏感度的影響,通過算例仿真驗證所得結(jié)論的正確性。然后,對行星輪系相應(yīng)的非線性動力學(xué)方程進行線性變換及無量綱化處理,消除系統(tǒng)各組件間剛性位移變形和量綱等級不統(tǒng)一的問題。利用龍格庫塔法對系統(tǒng)無量綱化微分方程進行求解,得到該類傳動的非線性響應(yīng)。分析非線性因素和初值條件對系統(tǒng)響應(yīng)的影響及各響應(yīng)形式對應(yīng)的非線性特征,并結(jié)合分叉圖探索系統(tǒng)通往混沌的道路�；谝陨涎芯�,利用Hertz理論結(jié)合Archard磨損原理建立直齒行星齒輪傳動系統(tǒng)的磨損模型,分析了行星輪系的磨損特性,研究了工況參數(shù)對系統(tǒng)嚙合副接觸齒面的磨損影響,得到系統(tǒng)磨損的一般規(guī)律。隨后,研究了不同的齒面磨損情況對系統(tǒng)的嚙合剛度及誤差的影響,并將磨損結(jié)果與動力學(xué)模型相結(jié)合,研究了齒廓磨損對系統(tǒng)動響應(yīng)的影響規(guī)律。最后,為驗證上述模型所求固有特性的正確性,利用ADAMS軟件建立直齒行星傳動的多體動力學(xué)模型,通過仿真獲得系統(tǒng)的固有頻率并將其與集中參數(shù)模型結(jié)果進行對比驗證。隨后,以交流母線回饋加載系統(tǒng)為基礎(chǔ),搭建了背靠背式行星傳動振動分析試驗臺,并對其振動特性進行了測試。本文的研究揭示直齒行星傳動系統(tǒng)模態(tài)突變原理,明晰了設(shè)計參數(shù)對系統(tǒng)模態(tài)特性及動響應(yīng)的影響,為避開模態(tài)突變敏感區(qū),選取合理設(shè)計參數(shù)提供理論指導(dǎo)。另外,利用本文所建模型,可有效預(yù)估行星傳動系統(tǒng)的非線性動力學(xué)行為變化,為后續(xù)行星齒輪傳動磨損特性研究及磨損與動力學(xué)耦合機理研究指明方向。
【關(guān)鍵詞】：行星齒輪 固有特性 模態(tài)躍遷 非線性動力學(xué) 齒輪磨損
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH132.41
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 課題來源及意義11-12
• 1.2 行星齒輪動力學(xué)研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 行星齒輪傳動分析模型12-14
• 1.2.2 行星傳動系統(tǒng)固有頻率及模態(tài)特性分析14-15
• 1.2.3 行星傳動間隙非線性動力學(xué)分析15-16
• 1.2.4 計入磨損效應(yīng)的行星輪系間隙非線性動力學(xué)研究16-17
• 1.2.5 減振降噪17
• 1.3 本文研究內(nèi)容17-19
• 第二章 直齒行星傳動動力學(xué)建模19-30
• 2.1 引言19
• 2.2 直齒行星輪系參數(shù)整定19-21
• 2.2.1 滾動軸承支承剛度計算19-20
• 2.2.2 廣義慣量計算20-21
• 2.2.3 嚙合相位計算21
• 2.3 非線性因素描述21-23
• 2.3.1 齒側(cè)間隙21-22
• 2.3.2 時變嚙合剛度22-23
• 2.3.3 綜合嚙合誤差23
• 2.4 非線性動力學(xué)模型的建立23-29
• 2.4.1 基本假設(shè)及建模23-24
• 2.4.2 構(gòu)件運動分析24-26
• 2.4.3 彈性變形協(xié)調(diào)條件26
• 2.4.4 線性運動微分方程26-28
• 2.4.5 非線性運動微分方程28-29
• 2.5 小結(jié)29-30
• 第三章 行星齒輪傳動系統(tǒng)模態(tài)突變征象分析30-43
• 3.1 引言30
• 3.2 固有特性分析30-32
• 3.3 參數(shù)敏感度分析32-34
• 3.3.1 敏感度計算32-33
• 3.3.2 動力學(xué)參數(shù)的敏感度33-34
• 3.3.2.1 對于各支承剛度的敏感度33-34
• 3.3.2.2 對于各質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量的敏感度34
• 3.4 模態(tài)突變準則34-36
• 3.4.1 耦合因子35-36
• 3.5 直齒行星傳動模態(tài)能量及其敏感度36-37
• 3.6 算例仿真37-41
• 3.7 本章小結(jié)41-43
• 第四章 行星齒輪非線性動力學(xué)特性分析43-64
• 4.1 引言43
• 4.2 非線性動力學(xué)方程求解43-49
• 4.2.1 廣義坐標變換43-45
• 4.2.2 非線性微分方程的無量綱化處理45-49
• 4.3 數(shù)值積分求解方法49-50
• 4.4 系統(tǒng)非線性動力學(xué)結(jié)果分析50-52
• 4.5 參數(shù)影響分析52-63
• 4.5.1 激勵頻率對系統(tǒng)動力學(xué)特性的影響52-56
• 4.5.2 嚙合阻尼對系統(tǒng)動力學(xué)特性的影響56-60
• 4.5.3 齒側(cè)間隙對系統(tǒng)動力學(xué)特性的影響60-62
• 4.5.4 初值對系統(tǒng)動態(tài)特性的影響分析62-63
• 4.6 本章小結(jié)63-64
• 第五章 磨損對行星輪系非線性動響應(yīng)的影響64-78
• 5.1 引言64
• 5.2 磨損模型建立64-65
• 5.2.1 磨損方程及計算流程64-65
• 5.3 接觸壓力計算65-68
• 5.3.1 接觸模型65-67
• 5.3.2 接觸壓力67-68
• 5.4 滑動距離計算68
• 5.5 磨損系數(shù)及磨損深度計算68-69
• 5.5.1 磨損系數(shù)計算68-69
• 5.5.2 磨損深度計算69
• 5.6 算例仿真69-72
• 5.6.1 齒面接觸壓力及磨損量計算70-71
• 5.6.2 工況參數(shù)對齒面磨損的影響71-72
• 5.7 磨損對系統(tǒng)非線性動力學(xué)行為的影響72-76
• 5.7.1 磨損對系統(tǒng)非線性因素的影響規(guī)律72-74
• 5.7.2 磨損對系統(tǒng)非線性響應(yīng)影響74-76
• 5.8 本章小結(jié)76-78
• 第六章 軟件仿真及實驗分析78-86
• 6.1 引言78
• 6.2 多體動力學(xué)建模78-80
• 6.3 箱體固有頻率80-81
• 6.4 系統(tǒng)實驗平臺81-83
• 6.4.1 試驗臺模型搭建81-82
• 6.4.2 試驗臺搭建82-83
• 6.4.3 測點布置83
• 6.5 數(shù)據(jù)分析83-85
• 6.6 本章小結(jié)85-86
• 第七章 總結(jié)與展望86-90
• 7.1 全文總結(jié)86-89
• 7.1.1 直齒行星齒輪傳動系統(tǒng)模態(tài)特性86-87
• 7.1.2 直齒行星齒輪傳動系統(tǒng)非線性動力學(xué)分析87-88
• 7.1.3 齒面磨損對系統(tǒng)動響應(yīng)影響分析88-89
• 7.1.4 軟件仿真及實驗結(jié)果驗證89
• 7.2 研究展望89-90
• 參考文獻90-96
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明96-97
• 碩士期間發(fā)表的論文96
• 參與的科研項目96-97
• 致謝97

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本文編號：813827