【摘要】：本文主要研究多平行軸齒輪-軸承-轉子系統(tǒng)的動力學行為及其應用。全文共分以下幾個部分： (1)研究齒輪-軸承-轉子系統(tǒng)有限元分析模型的建立、動力方程及其求解。在這一部分中，將齒輪-軸承-轉子系統(tǒng)劃分成不同的有限元單元類型，分析了不同單元類型的特點、選取和創(chuàng)建；推導了有限元動力方程；給出了根據(jù)有限元動力方程求解齒輪-軸承-轉子系統(tǒng)振動模態(tài)和強迫振動響應的方法。 (2)創(chuàng)建兩平行軸齒輪-軸承-轉子系統(tǒng)有限元三維實體計算模型。利用該計算模型分析了直齒輪轉子系統(tǒng)和斜齒輪轉子系統(tǒng)動力學行為的不同點和相同點，模擬出了兩個齒輪-軸承-轉子系統(tǒng)的動態(tài)振動過程，計算結果表明：在該結構參數(shù)下，齒輪螺旋角對耦合新頻率有較大影響，在計算中必須考慮斜齒輪螺旋角對耦合齒輪轉子系統(tǒng)動力學行為的影響；還利用該模型分析了參考文獻[19]中的算例，不僅得出了與其相近的計算結果，還模擬出了各階模態(tài)的動態(tài)振動過程。 (3)以一個實際的DH型壓縮機組中的轉子系統(tǒng)為例，創(chuàng)建了其三維實體計算模型，計算了其在剛性支承下的振動模態(tài)，模擬了各階模態(tài)的動態(tài)仿真過程，對耦合和非耦合情況下的振動模態(tài)進行了比較和分析，計算結果表明：通過齒輪副耦合而產生的系統(tǒng)耦合新頻率的振型比較復雜。 (4)設計和制造了耦合振動測試實驗臺，利用精密的測試儀器對實驗臺的振動模態(tài)進行實際測試和分析，建立了實驗臺的 1 999年上海大學博士學位論文 有限元計算模型并進行計算，計算結果和實測值具有較好的一 致性。 (5)理論的工程應用。以實際DH型壓縮機組的一對齒輪- 軸承一轉子系統(tǒng)為例，建立了由實體單元和線形單元組成的混 合有限元計算模型，，減少了計算模型所需的節(jié)點數(shù)，提高了計 算速度。利用該計算模型分析了禍合及不平衡分布對系統(tǒng)振動 響應的影響，得出如下結論:經(jīng)過動平衡的單個齒輪轉子系統(tǒng)， 在禍合的情況下，也會產生不平衡響應，因此，在設計時應考 慮禍合情況下整個系統(tǒng)的不平衡響應。建立了由創(chuàng)建的軸承支 承單元(包括滾動軸承和滑動軸承)、齒輪副禍合單元、梁單元和 集中質量單元組成的有限元計算模型，研究了嚙合剛度、轉速、 軸承的寬徑比和間隙比對系統(tǒng)動力學行為的影響，得出如下結 論:通過適當增大齒輪的法面模數(shù)、螺旋角和齒寬與全齒高的 比，可以改善齒輪轉子系統(tǒng)的動力學特性;在本文算例中，對 于可傾瓦軸承，適當提高寬徑比、適當減小間隙比可以提高臨 界轉速，改善系統(tǒng)穩(wěn)定性;對于圓軸承，隨著間隙比的提高， 可以提高系統(tǒng)的臨界轉速并有改善系統(tǒng)穩(wěn)定性的趨勢，而提高 圓軸承的寬徑比使臨界轉速降低并有使系統(tǒng)穩(wěn)定性變差的趨 勢.分析了一個實際的DH機組的齒輪轉子系統(tǒng)，對其在空載 和工作情況下的動力學特性進行了分析。 (6)建立了可以計人推力軸承影響的齒輪轉子系統(tǒng)有限元計 算模型，并給出了一個使用該模型的算例。
【圖文】：

統(tǒng)和由斜齒輪副連接構成系統(tǒng)的動力學特性.分析它們產生差異的原因.為了突出斜齒輪副與直齒輪副對系統(tǒng)影響的差異，在第一個分析例子中僅取一對嚙合齒(如圖3一l和圖3一10).圖3一1直齒輪副連接的兩平行軸齒輪轉子系統(tǒng)的計算模型3.2剛性支承條件下直齒輪系統(tǒng)振動性能分析3.2.1剛性支承條件下直齒輪系統(tǒng)的參數(shù)和計算模型該系統(tǒng)的計算參數(shù)分別為:大齒輪的模數(shù)為1.5，齒數(shù)為15;

D03007Z一舊Ur萬已從圖3一3直齒輪系統(tǒng)非藕合時小齒輪軸的一階彎曲頻率(與嚙合線平行方向振動)rR已O二87732p~roraPhl。，已護^C巴，，1AV此S二翻O七D翻盆二2337‘pSCA二一‘，18足一04二份二.5甲735習丫二.57，35ZV二57735心I日1二.022‘B7Xr二.011262Yr二一200足一04Zr=.003004名一右Urr〔獲圖3一4直齒輪系統(tǒng)非禍合時小齒輪軸的一階扭轉頻率。46‘
【學位授予單位】：上海大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：1999
【分類號】：TH113

【引證文獻】

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3 王慶;張以都;黎定仕;張洪偉;;基于剛度矩陣單元的斜齒輪傳動系統(tǒng)耦合振動有限元分析[J];組合機床與自動化加工技術;2008年01期

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本文編號：2656392