本文關(guān)鍵詞：復(fù)雜激勵(lì)下船用齒輪箱動(dòng)態(tài)特性分析及動(dòng)力性能優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：齒輪傳動(dòng)是各種機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用最為廣泛的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞形式，其動(dòng)態(tài)特性對齒輪裝置乃至整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)有著至關(guān)重要的影響。隨著機(jī)械工業(yè)的飛速發(fā)展，齒輪裝置正朝著大功率、高轉(zhuǎn)速、低噪聲、輕量化方向發(fā)展，減振降噪已成為高速重載齒輪系統(tǒng)備受關(guān)注的問題。本文以船用齒輪箱為研究對象，運(yùn)用齒輪嚙合原理、非線性動(dòng)力學(xué)理論及優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，開展復(fù)雜激勵(lì)下高速重載齒輪系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析及動(dòng)力性能優(yōu)化研究，對于齒輪箱的低噪聲、輕量化設(shè)計(jì)具有十分重要的理論意義和應(yīng)用前景。 論文課題來源于國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，主要研究工作如下： ①考慮時(shí)變嚙合剛度、嚙合阻尼、輪齒綜合誤差、齒側(cè)間隙、齒面摩擦等因素，建立了復(fù)雜激勵(lì)下船用齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)非線性耦合動(dòng)力學(xué)集中參數(shù)模型，采用Runge-Kutta法對量綱一化后的動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行數(shù)值仿真，分析其時(shí)間歷程曲線、頻譜圖、相軌跡、龐加萊截面、分岔圖以及動(dòng)載荷系數(shù)曲線，研究了不同參數(shù)對系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)特性的影響。 ②模擬了包括齒輪剛度激勵(lì)、誤差激勵(lì)及嚙合沖擊激勵(lì)在內(nèi)的船用齒輪箱多級齒輪副內(nèi)部動(dòng)態(tài)激勵(lì)，借助ANSYS/APDL語言，建立了船用齒輪箱參數(shù)化動(dòng)力有限元分析模型，采用分塊Lanczos法對齒輪箱進(jìn)行模態(tài)分析，利用完全法對齒輪系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)響應(yīng)仿真，得出了齒輪箱的固有頻率、固有振型以及振動(dòng)位移、振動(dòng)速度、振動(dòng)加速度響應(yīng)。 ③結(jié)合多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論，提出了同時(shí)考慮模態(tài)參數(shù)和動(dòng)態(tài)響應(yīng)參數(shù)的齒輪箱動(dòng)力性能優(yōu)化方法。以齒輪箱表面評價(jià)點(diǎn)的振動(dòng)加速度均方根值最小、系統(tǒng)固有頻率避開激振頻率為目標(biāo)，借助ANSYS軟件，建立了基于線性加權(quán)的齒輪箱多目標(biāo)優(yōu)化模型；通過零階優(yōu)化求解，，得出動(dòng)力優(yōu)化后齒輪箱表面評價(jià)點(diǎn)的振動(dòng)加速度均方根值減小了16%，箱體靜強(qiáng)度和剛度分別提高了39%和53%，齒輪箱動(dòng)力優(yōu)化效果良好。
【關(guān)鍵詞】：船用齒輪箱 非線性動(dòng)力學(xué) 多目標(biāo)優(yōu)化 有限元法
【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】：2013
【分類號】：U664.2
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 課題學(xué)術(shù)意義及實(shí)用意義8
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-11
• 1.2.1 齒輪系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)研究現(xiàn)狀8-10
• 1.2.2 頻率優(yōu)化研究現(xiàn)狀10
• 1.2.3 動(dòng)力響應(yīng)優(yōu)化研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容11-14
• 2 齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)耦合非線性振動(dòng)特性分析14-42
• 2.1 引言14-15
• 2.2 船用齒輪箱齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型15-22
• 2.2.1 齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式15-16
• 2.2.2 齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型16-22
• 2.3 齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)方程求解22-24
• 2.3.1 輪齒綜合嚙合剛度22-23
• 2.3.2 輪齒嚙合誤差23-24
• 2.3.3 齒側(cè)間隙24
• 2.4 齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)非線性振動(dòng)特性分析24-40
• 2.4.1 轉(zhuǎn)速對系統(tǒng)非線性振動(dòng)特性的影響24-29
• 2.4.2 齒側(cè)間隙對系統(tǒng)非線性振動(dòng)特性的影響29-32
• 2.4.3 支承剛度對系統(tǒng)非線性振動(dòng)特性的影響32-35
• 2.4.4 輪齒嚙合誤差對系統(tǒng)非線性振動(dòng)特性的影響35-38
• 2.4.5 外載荷對系統(tǒng)非線性振動(dòng)特性的影響38-40
• 2.5 本章小結(jié)40-42
• 3 船用齒輪箱模態(tài)及動(dòng)態(tài)響應(yīng)有限元分析42-64
• 3.1 引言42
• 3.2 基于有限元法的動(dòng)力學(xué)分析理論42-45
• 3.2.1 模態(tài)分析理論44
• 3.2.2 動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析44-45
• 3.3 船用齒輪箱動(dòng)力有限元分析模型45-46
• 3.4 船用齒輪箱模態(tài)分析46-50
• 3.5 船用齒輪箱動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析50-62
• 3.5.1 齒輪系統(tǒng)內(nèi)部激勵(lì)數(shù)值模擬50-52
• 3.5.2 船用齒輪箱動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析模型52
• 3.5.3 動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析結(jié)果52-62
• 3.6 本章小結(jié)62-64
• 4 船用齒輪箱動(dòng)力性能優(yōu)化64-88
• 4.1 引言64
• 4.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本知識64-66
• 4.2.1 多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)64-65
• 4.2.2 ANSYS 的優(yōu)化方法65-66
• 4.3 船用齒輪箱動(dòng)力性能優(yōu)化模型66-68
• 4.3.1 目標(biāo)函數(shù)66-67
• 4.3.2 設(shè)計(jì)變量67
• 4.3.3 狀態(tài)變量67-68
• 4.3.4 優(yōu)化設(shè)計(jì)流程68
• 4.4 齒輪箱動(dòng)力性能優(yōu)化結(jié)果68-74
• 4.5 齒輪箱優(yōu)化結(jié)果驗(yàn)證74-86
• 4.5.1 齒輪系統(tǒng)固有特性驗(yàn)證75
• 4.5.2 齒輪系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)驗(yàn)證75-85
• 4.5.3 箱體靜強(qiáng)度驗(yàn)證85-86
• 4.6 本章小結(jié)86-88
• 5 結(jié)論與展望88-90
• 5.1 結(jié)論88
• 5.2 展望88-90
• 致謝90-92
• 參考文獻(xiàn)92-96
• 附錄96
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄96
• B. 作者在攻讀學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目96

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本文編號：376365