本文關(guān)鍵詞：封閉差動行星輪系動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計研究

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【摘要】：現(xiàn)代齒輪傳動技術(shù)向高速和重載方向快速發(fā)展，對動態(tài)性能的要求也越來越高，傳統(tǒng)的設(shè)計方法難以滿足設(shè)計要求。在設(shè)計階段考慮動態(tài)因素的影響，預(yù)測齒輪副動態(tài)性能尤為重要。齒輪傳動系統(tǒng)的動載特性對系統(tǒng)的動態(tài)性能和工作可靠性有很大影響。本文對差動和封閉差動行星齒輪傳動系統(tǒng)開展基于動載特性的動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計的研究。 基于集中參數(shù)法，建立了差動行星齒輪傳動系統(tǒng)的動力學(xué)分析模型。模型中考慮了時變嚙合剛度、嚙合阻尼、齒輪偏心誤差和外部激勵等參數(shù)。安裝誤差和制造偏心誤差包含在齒輪的偏心誤差中，推導(dǎo)了誤差的當量嚙合誤差計算公式，各個中心位移等效為相應(yīng)嚙合線上的位移。根據(jù)牛頓第二定律，得到了差動行星齒輪傳動系統(tǒng)的動力學(xué)平衡方程。通過消除系統(tǒng)的剛體位移并對方程進行無量綱化處理，應(yīng)用4-5階Runge-Kutta數(shù)值積分法對方程進行了求解并得到系統(tǒng)的固有特性和動載系數(shù)歷程，研究了誤差和支撐剛度等系統(tǒng)參數(shù)對系統(tǒng)最大動載系數(shù)的影響。 基于差動行星齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)的求解結(jié)果，對系統(tǒng)進行了動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計。通過分析研究，選擇了合理的優(yōu)化設(shè)計變量和約束條件。以動載系數(shù)計算值與給定值之間偏離度為目標函數(shù)，調(diào)用MATLAB中的fmincon函數(shù)進行求解。另外，研究了齒數(shù)給定變位非等模數(shù)非等壓力角和齒數(shù)給定非變位等模數(shù)等壓力角兩種優(yōu)化設(shè)計方案。分析了輸入轉(zhuǎn)速和功率對目標函數(shù)值的影響，為合理選擇工況提供參考。分析了各個優(yōu)化設(shè)計變量對優(yōu)化結(jié)果的影響。研究表明：動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計效果明顯，為多設(shè)計變量、多約束條件的齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計提供了一種可靠有效的設(shè)計方法。 對封閉差動行星齒輪傳動系統(tǒng)進行了動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計研究�；诂F(xiàn)有對封閉差動行星齒輪傳動系統(tǒng)動載特性的研究，選擇合理的優(yōu)化設(shè)計變量和約束條件。以動載系數(shù)計算值與給定值之間偏離度為目標函數(shù)，調(diào)用MATLAB中的fmincon函數(shù)進行求解。研究了齒數(shù)給定變位兩級非等模數(shù)非等壓力角和齒數(shù)給定非變位兩級等模數(shù)等壓力角兩種優(yōu)化設(shè)計方案，分析了各個優(yōu)化設(shè)計變量對優(yōu)化結(jié)果的影響。研究表明：動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計效果明顯。在各個優(yōu)化設(shè)計方案中，設(shè)計變量對優(yōu)化結(jié)果的影響效果不同，需要具體方案具體分析。 根據(jù)理論分析的結(jié)果和實際的使用需求，以MATLAB軟件為平臺，，開發(fā)出一套關(guān)于差動和封閉差動行星齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)分析及動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計的工程分析軟件。
【關(guān)鍵詞】：差動行星輪系 封閉差動行星輪系 動載系數(shù) 動力學(xué) 動力學(xué)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH132.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 圖清單9-11
• 表清單11-12
• 注釋表12-14
• 第一章 緒論14-18
• 1.1 論文選題背景14
• 1.2 行星齒輪傳動系統(tǒng)的動力學(xué)及其優(yōu)化設(shè)計研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 動力學(xué)特性研究14-16
• 1.2.2 動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計研究16-17
• 1.3 本文的研究內(nèi)容17-18
• 第二章 差動行星齒輪傳動系統(tǒng)動載特性分析18-40
• 2.1 引言18
• 2.2 差動行星齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)模型18-21
• 2.3 差動行星齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)方程及求解方法21-32
• 2.3.1 動力學(xué)方程21-22
• 2.3.2 動力學(xué)方程的求解方法22-23
• 2.3.3 齒輪副嚙合力的計算23-32
• 2.3.4 動載系數(shù)的計算32
• 2.4 動力學(xué)特性分析32-37
• 2.4.1 固有頻率及振型32-35
• 2.4.2 動載系數(shù)35-37
• 2.5 主要參數(shù)對系統(tǒng)動載系數(shù)的影響分析37-39
• 2.5.1 誤差對系統(tǒng)最大動載系數(shù)的影響分析37-38
• 2.5.2 剛度對系統(tǒng)最大動載系數(shù)的影響分析38-39
• 2.5.3 阻尼比對系統(tǒng)最大動載系數(shù)的影響分析39
• 2.6 本章小結(jié)39-40
• 第三章 差動行星齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計與分析40-52
• 3.1 引言40
• 3.2 動態(tài)優(yōu)化設(shè)計特征概述40-41
• 3.3 差動行星齒輪傳動系統(tǒng)的動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計41-47
• 3.3.1 差動行星齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型41-46
• 3.3.2 基于 MATLAB 的差動行星齒輪傳動系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計方法46
• 3.3.3 差動行星齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計研究46-47
• 3.4 動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計方案分析研究47-48
• 3.4.1 齒數(shù)給定變位非等模數(shù)非等壓力角優(yōu)化設(shè)計方案47
• 3.4.2 齒數(shù)給定非變位等模數(shù)等壓力角優(yōu)化設(shè)計方案47-48
• 3.5 設(shè)計變量與工況因素對優(yōu)化結(jié)果的影響分析48-51
• 3.5.1 設(shè)計變量對優(yōu)化結(jié)果的影響分析48-50
• 3.5.2 工況因素對優(yōu)化結(jié)果的影響分析50-51
• 3.6 本章小結(jié)51-52
• 第四章 封閉差動行星齒輪傳動系統(tǒng)的動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計與分析52-63
• 4.1 引言52
• 4.2 封閉差動行星齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型52-58
• 4.2.1 目標函數(shù)53-54
• 4.2.2 設(shè)計變量的選取54-58
• 4.2.3 約束條件58
• 4.3 基于 MATLAB 的封閉差動行星齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計58-59
• 4.4 動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計方案分析研究59-60
• 4.4.1 齒數(shù)給定變位兩級非等模數(shù)非等壓力角優(yōu)化設(shè)計方案59-60
• 4.4.2 齒數(shù)給定非變位兩級等模數(shù)等壓力角優(yōu)化設(shè)計方案60
• 4.5 設(shè)計變量對優(yōu)化設(shè)計結(jié)果的影響研究60-62
• 4.6 本章小結(jié)62-63
• 第五章 封閉差動行星齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計軟件開發(fā)63-72
• 5.1 引言63
• 5.2 差動行星齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計軟件模塊的設(shè)計63-67
• 5.3 封閉差動行星齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計軟件模塊的設(shè)計67-71
• 5.4 本章小結(jié)71-72
• 第六章 總結(jié)與展望72-74
• 6.1 本文的主要工作和結(jié)論72
• 6.2 工作展望72-74
• 參考文獻74-78
• 致謝78-79
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文79

【參考文獻】

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本文編號：764214