两级星型齿轮传动系统分流特性及动力学研究

论文摘要

本文对两级星型齿轮传动系统的分流特性及动力学特性进行了研究,包括两级星型齿轮传动系统的均载特性分析与均载设计、非线性动力学建模、非线性微分方程的求解方法及非线性动态特性分析等内容。研究了两级星型齿轮传动系统的分流特性并进行了试验验证。建立了系统的静力学及动力学均载分析模型;计算了系统的静态及动态均载系数;分析了误差、系统刚度、星轮个数等参数对系统分流特性的影响;进行了两级星型齿轮传动系统均载系数的测试,将理论计算结果与试验测试结果进行了比较。提出了基于载荷分流均衡性能要求的星型齿轮传动系统设计方法,即对于给定的均载系数,设计相关的结构几何尺寸的误差。分别从静态和动态两方面研究星型齿轮传动系统的结构尺寸误差的设计方法,以满足给定的均载系数。提出了基于静力学和动力学的基本浮动构件浮动量的计算方法,计算了系统基本浮动构件的浮动量;分析了系统主要参数对各浮动构件浮动量的影响及浮动量对系统均载系数的影响。建立了两级星型齿轮传动系统非线性动力学模型,模型中考虑了时变啮合刚度、多对齿轮副间隙、误差激励。通过选取合适的坐标变换,推导出了两级星型齿轮传动系统非线性统一微分方程;给出了统一微分方程的无量纲分析模型。发展了增量谐波平衡法求解系统动力学微分方程组。推导了增量谐波平衡法的计算公式,给出了系统的线性及非线性部分的刚度矩阵;采用增量谐波平衡法求解了两级星型齿轮传动系统的稳态响应,给出了系统的频响特性,并分析了刚度、误差等参数对系统动态特性的影响。分析了两级星型齿轮传动系统的非线性动态特性。采用数值积分方法对多间隙多自由度非线性微分方程组进行了求解;分析了在不同参数的作用下,系统的多种通向混沌的道路,研究了间隙对两级星型齿轮传动系统的动态特性的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 本文的研究背景
• 1.2 齿轮系统动力学研究的概述
• 1.2.1 齿轮系统动力学研究目标及内容
• 1.2.2 分析模型
• 1.2.3 求解方法
• 1.3 功率分流齿轮传动研究的现状
• 1.4 本文研究的内容与创新点
• 第二章 两级星型齿轮传动系统均载特性分析
• 2.1 引言
• 2.2 分析模型
• 2.3 综合啮合误差分析
• 2.4 静力学均载特性分析
• 2.4.1 均载系数计算
• 2.4.2 均载特性分析
• 2.5 动力学均载特性分析
• 2.5.1 系统的运动微分方程
• 2.5.2 均载系数计算
• 2.5.3 均载特性分析
• 2.6 试验验证
• 2.6.1 试验原理
• 2.6.2 试验装置
• 2.6.3 试验结果
• 2.6.4 试验结果和计算结果比较
• 2.7 本章小结
• 第三章 两级星型齿轮系统的误差设计及其浮动构件的浮动量计算
• 3.1 引言
• 3.2 基于载荷分流均衡性能要求的星型齿轮传动系统误差设计原理
• 3.3 基于静力学的误差设计
• 3.4 基于动力学的误差设计
• 3.5 基于静力学分析的浮动量分析
• 3.5.1 系统参数对浮动量的影响分析
• 3.5.2 浮动量对系统均载系数的影响分析
• 3.6 基于动力学分析的浮动量分析
• 3.6.1 系统参数对浮动量的影响分析
• 3.6.2 浮动量对均载系数的影响分析
• 3.7 本章小结
• 第四章 两级星型齿轮传动系统的非线性动力学建模
• 4.1 引言
• 4.2 系统的运动简图及计算模型
• 4.3 系统的误差及时变啮合刚度分析
• 4.4 系统的运动微分方程
• 4.4.1 动力学基本方程
• 4.4.2 方程坐标变换
• 4.4.3 无量纲化方程
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于增量谐波平衡法的两级星型齿轮传动系统非线性动力学分析
• 5.1 引言
• 5.2 多自由度增量谐波平衡法
• 5.2.1 增量过程
• 5.2.2 Galerkin 过程
• 5.2.3 迭代过程
• 5.3 系统微分方程求解
• 5.4 频域特性分析
• 5.4.1 线性系统动态特性分析
• 5.4.2 解的多值性及跳跃现象
• 5.4.3 参数对系统动态特性的影响
• 5.5 本章小结
• 第六章 两级星型齿轮传动系统非线性动态特性分析
• 6.1 引言
• 6.2 求解方法
• 6.3 POINCARé映射
• 6.4 系统动态特性分析
• 6.4.1 通向混沌的道路
• 6.4.2 间隙对系统非线性动态特性的影响
• 6.5 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 本文的主要工作
• 7.2 本文的创新点
• 7.3 进一步的研究工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文及参加的科研项目