一般機(jī)械結(jié)構(gòu)總是由許多零部件通過不同種類的結(jié)合部聯(lián)結(jié)而成,理論與試驗(yàn)分析表明,零部件之間聯(lián)接的結(jié)合條件對(duì)結(jié)構(gòu)性能的理論計(jì)算精度,特別是對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的有限元計(jì)算精度影響很大。所以,要精確建立結(jié)構(gòu)的有限元模型,進(jìn)行結(jié)構(gòu)的動(dòng)力分析和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì),就必須準(zhǔn)確了解結(jié)合部特性。然而,進(jìn)行結(jié)構(gòu)結(jié)合部動(dòng)態(tài)特性的研究一直是動(dòng)力學(xué)研究領(lǐng)域的難點(diǎn)之一,雖然國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此已作過許多努力,提出不少結(jié)合部動(dòng)力學(xué)參數(shù)的識(shí)別與分析方法,但至今仍沒有一套比較成熟的理論與方法。 齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)由箱體、傳動(dòng)軸、齒輪副以及傳動(dòng)軸的支承部分組成,它是各種機(jī)器和機(jī)械裝備中應(yīng)用最為廣泛的動(dòng)力和傳動(dòng)形式。齒輪系統(tǒng)中具有軸與軸承支承結(jié)合部,以及輪齒嚙合結(jié)合部,尤其是軸承的支承剛度對(duì)軸系以及整個(gè)齒輪系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特征有重要的影響。本文以具體的齒輪減速器系統(tǒng)為研究對(duì)象進(jìn)行理論建模,并采用動(dòng)態(tài)試驗(yàn)和參數(shù)識(shí)別技術(shù),在實(shí)際安裝情況下識(shí)別出結(jié)合部等效參數(shù),將識(shí)別的參數(shù)應(yīng)用于有限元分析中,得出較為切合實(shí)際的進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析的有限元模型。 本文基于振動(dòng)理論、模態(tài)及動(dòng)力響應(yīng)有限元分析法以及結(jié)構(gòu)模態(tài)測(cè)試方法三者結(jié)合,對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)的動(dòng)力特性預(yù)估這一問題提出了一套具有理論和實(shí)用價(jià)值的分析和試驗(yàn)方法,實(shí)現(xiàn)了利用有限元法對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)固有特性和動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行較精確的仿真分析。全文的研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下: 1.將齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)劃分為傳動(dòng)系統(tǒng)(齒輪軸)和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)(箱體),以集中質(zhì)量法建立齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的彎-扭-軸-擺多自由度振動(dòng)的動(dòng)力學(xué)模型; 2.利用試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析法識(shí)別出系統(tǒng)各結(jié)合部的模態(tài)參數(shù),并用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換法得出相應(yīng)的物理參數(shù); 3.分別建立齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的三維動(dòng)力有限元模型,利用試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析識(shí)別的結(jié)合部物理參數(shù),給出理論模態(tài)分析結(jié)果; 4.應(yīng)用齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)多自由度振動(dòng)分析模型和箱體有限元分析模型相結(jié)合的方法,計(jì)算了由齒輪-傳動(dòng)軸-軸承-箱體組成的齒輪系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng),給出了齒輪箱受迫振動(dòng)的位移-時(shí)間歷程; 5.對(duì)整個(gè)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析,試驗(yàn)結(jié)果與有限元分析結(jié)果吻合良好。進(jìn)行了誤差分析。 本文研究結(jié)果表明,本文提出的有限元和試驗(yàn)分析方法具有良好的模擬精度,達(dá)到了對(duì)齒輪系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性分析的要求,其方法可應(yīng)用于工程實(shí)際問題的分析。
【學(xué)位單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2005
【中圖分類】：TH132.41
【部分圖文】：

Fig.2.2 The analysis model of gear system圖 2.2 齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)分析模型其運(yùn)動(dòng)規(guī)律如下：橫向彎曲振動(dòng)：由 x、y 方向自由度描述；扭轉(zhuǎn)振動(dòng)：由θZ方向自由度描述；扭擺振動(dòng)：由θY方向自由度描述；軸向振動(dòng)：由 z 方向自由度描述。在每個(gè)自由度方向上，等效質(zhì)量、等效剛度由齒輪和軸的質(zhì)量、剛度確定，軸承各方向的剛度和阻尼由彈簧和阻尼器進(jìn)行模擬，輪齒嚙合剛度用一對(duì)彈簧和阻尼器進(jìn)行模擬。因此，本文得到的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型即為三維空間動(dòng)力學(xué)模型，它能較好地模擬實(shí)際齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)形態(tài)。2.4 輪齒嚙合剛度的建模輪齒嚙合剛度是指在整個(gè)輪齒嚙合區(qū)中（如圖 2.3 中 A-D 段），參與嚙合的各對(duì)輪齒的綜合效應(yīng)，它主要與單齒的彈性變形、單對(duì)齒的綜合彈性變形（綜合剛度）以及齒輪的重合度有關(guān)[28]。

13Fig.2.3 The deformation curve of gear圖 2.3 輪齒變形曲線合彈性變形是指一對(duì)輪齒在嚙合過程中彈性12δ =δ+δs動(dòng)輪齒分別是在齒頂與齒根和齒根與齒頂相線如圖 2.3（b）中的δS。合綜合剛度 kS，如圖 2.3（c）所示，可以表12121kkkkkSS+==σ k2分別為主、被動(dòng)齒輪的單齒剛度，即

.8 The test points of the gearbox in three圖 3.8 齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)三方向試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)態(tài)激勵(lì)模態(tài)試驗(yàn)與結(jié)合部模態(tài)參數(shù)識(shí)別原態(tài)激勵(lì)模態(tài)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的方法也隨之進(jìn)步，技術(shù)的限制，一般采用模擬式分析設(shè)備，那時(shí)，試驗(yàn)，其優(yōu)點(diǎn)是信噪比較高（單頻激勵(lì)），但測(cè)梁、飛機(jī)等），難以產(chǎn)生足夠的激振能量和達(dá)到其前幾階固頻往往在 0~5Hz 之間；同時(shí)，對(duì)于性范圍內(nèi)激勵(lì)出其固有模態(tài)。隨著科技的發(fā)展，出現(xiàn)，瞬態(tài)和隨機(jī)激勵(lì)法則應(yīng)運(yùn)而生，各種數(shù)字勵(lì)法提供了信號(hào)分析和數(shù)據(jù)處理手段。本課題試態(tài)脈沖（沖擊）激勵(lì)的方法進(jìn)行模態(tài)試驗(yàn)。試驗(yàn)原理）單次沖擊激勵(lì)力譜脈沖激勵(lì)是一種寬頻帶的動(dòng)態(tài)測(cè)試方法，它利用
【引證文獻(xiàn)】

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3 陳輝;姜年朝;宋軍;;某無人直升機(jī)主傳動(dòng)齒輪嚙合強(qiáng)度分析[J];現(xiàn)代機(jī)械;2012年05期

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本文編號(hào)：2886021