齿轮传动系统弯扭耦合振动的动态特性研究

论文摘要

齿轮传动是应用最广泛、最重要的传动方式之一,当前基于静态特性的齿轮设计理论已经成熟,接触强度、弯曲强度已经能够满足使用要求,而齿轮传动系统的动态特性如振动、冲击、噪声等已经成为制约齿轮系统性能进一步提高的瓶颈,因此,本文以单级直齿齿轮传动系统为研究对象,对其动力学特性进行了研究。本文在考虑了时变啮合刚度、啮合阻尼、轴承刚度等因素的基础上,利用集中参数法建立了齿轮传动系统弯扭耦合4自由度动力学模型。由于齿轮时变啮合刚度对系统的动态特性有重要影响,本文利用基于能量方法的数值积分公式求解了齿轮时变啮合刚度,并对其进行曲线拟合,得到其傅里叶级数展开解析表达式。应用模态分析的理论分析了系统的固有特性,求得了系统的固有频率及模态振型。应用数值方法求解了刚性的系统振动微分方程,得到了参数激励下齿轮传动系统的扭转振动、弯曲振动的时域、频域响应及动态啮合力。最后,本文研究了重合度、啮合阻尼、啮合频率、轴承刚度对系统动态特性的影响,分析了系统在不同参数条件下的响应变化规律。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 绪论
• 1.1 课题的目的背景及意义
• 1.2 齿轮动力学及啮合刚度的研究现状
• 1.3 本文工作简介
• 2. 齿轮动力学模型的建立
• 2.1 概述
• 2.2 齿轮传动系统动态激励研究
• 2.3 齿轮传动系统模型
• 2.4 模型中各个参数的计算
• 2.5 小结
• 3. 齿轮传动系统固有特性分析
• 3.1 引言
• 3.2 系统固有特性分析方法与分析结果
• 3.3 非线性动力学方程的求解方法
• 3.4 系统微分方程组求解与动态响应分析
• 3.5 小结
• 4 系统参数对系统特性的影响
• 4.1 引言
• 4.2 啮合刚度对系统动力学特性的影响
• 4.3 系统阻尼对响应的影响
• 4.4 轴承刚度对系统动态特性的影响
• 4.5 小结
• 5. 全文总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献