斜齿轮系统振动特性研究

论文摘要

斜齿轮较直齿轮结构紧凑、重合度大、啮合性能好,是齿轮传动中较为复杂的一种传动方式。为了提高承载能力并保证传动平稳性,多采用宽斜齿轮副,宽斜齿轮副在重载齿轮传动中得到了广泛的应用,斜齿轮副的啮合过程是一个逐渐进入和逐渐退出的过程,啮入啮出冲击相对于直齿轮对系统的动态特性的影响要小的多。本文研究了斜齿轮的内部激励力机理,计算测试了斜齿轮传动系统的振动特性。首先,采用有限元分析软件建立了传动轴的有限元模型,基于模态的方法对传动轴系的轴承刚度进行了优化识别。其次,为了能够准确的得到齿轮箱体的振动传递特性,以传动系统及结构系统在内的完整齿轮系统为研究对象,建立了斜齿轮系统的有限元模型。最后,基于Y.Cai公式建立了斜齿轮刚度激励模型,利用简谐函数建立了误差激励模型,采用有限元方法求得了箱体在1000r/min转速工况下的振动响应。设计了斜齿轮系统振动测试实验,采用LMS.Virtual.lab软件识别了系统激励,实验验证了激励模型及振动响应计算的合理性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章绪论
• 1.1 引言
• 1.2 齿轮传动系统振动噪声研究现状
• 1.3 载荷识别研究的发展概况
• 1.4 本文研究主要内容
• 第2章斜齿轮转子支撑轴承刚度识别
• 2.1 模态分析的有限元方法
• 2.1.1 模态分析概念
• 2.1.2 模态分析理论
• 2.2 斜齿轮输出轴固有特性分析
• 2.2.1 输出轴有限元模型的建立
• 2.2.2 输出轴固有特性分析
• 2.3 轴承支撑刚度对转子轴固有频率的灵敏度分析
• 2.3.1 灵敏度分析理论
• 2.3.2 灵敏度仿真计算
• 2.4 输出轴的模态实验
• 2.4.1 测试系统的组成
• 2.4.2 测试结果
• 2.5 输出轴仿真和实验模态结果分析
• 2.6 轴承支撑刚度识别优化分析
• 2.7 本章小结
• 第3章斜齿轮系统固有特性计算与测试分析
• 3.1 斜齿轮系统固有特性计算
• 3.1.1 斜齿轮系统有限元模型
• 3.1.2 斜齿轮系统模态仿真计算
• 3.2 模态实验研究
• 3.3 轴承支撑刚度对齿轮系统箱体模态的灵敏度分析
• 3.4 本章小结
• 第4章斜齿轮系统耦合振动响应分析
• 4.1 动态响应的求解方法
• 4.2 齿轮传动动态激励的类型及产生机理
• 4.2.1 齿轮传动系统的内部激励
• 4.2.2 齿轮传动系统的外部激励
• 4.3 齿轮传动系统动力学方程
• 4.4 齿轮传动系统内部动态激励的数值模拟
• 4.4.1 齿轮参数介绍
• 4.4.2 斜齿轮传动系统刚度激励数值模拟
• 4.4.3 斜齿轮传动系统误差激励数值模拟
• 4.4.4 齿轮系统内部动态激励的合成
• 4.5 齿轮传动系统内部激振力下的响应计算
• 4.5.1 斜齿轮上的作用力
• 4.5.2 斜齿轮系统的响应计算与分析
• 4.6 本章小结
• 第5章斜齿轮系统动态响应测试分析及啮合力识别
• 5.1 齿轮传动系统动态特性测试试验研究
• 5.1.1 测试系统的组成
• 5.1.2 齿轮箱测点布置
• 5.1.3 测试结果与分析
• 5.2 仿真与试验结果对比
• 5.3 齿轮啮合力的识别
• 5.3.1 载荷识别的基本原理
• 5.3.2 载荷识别的条件
• 5.3.3 仿真结果与分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢