齒輪箱非線性耦合系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析.pdf

1、齒輪箱系統(tǒng)以其結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比準(zhǔn)確、效率高等優(yōu)點(diǎn)在各種工業(yè)設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用。齒輪箱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由嚙合齒輪、傳動(dòng)軸、軸承、箱體等部分組成，且其動(dòng)力學(xué)特性受到多種因素的影響，導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生較強(qiáng)非線性振動(dòng)。這種振動(dòng)可能引起系統(tǒng)部件的磨損或疲勞，影響系統(tǒng)的安全性和壽命，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致齒輪或其他構(gòu)件失效而產(chǎn)生無法預(yù)估的生產(chǎn)安全事故，同時(shí)振動(dòng)和噪聲將影響人們的正常生活。隨著現(xiàn)代工業(yè)不斷向著高速、輕質(zhì)、低能耗的方向發(fā)展，齒輪箱的振動(dòng)噪聲問題越來越顯

2、著。因此齒輪箱系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性以及振動(dòng)噪聲控制的研究已經(jīng)成為目前研究的熱點(diǎn)問題之一。本文在前人工作的基礎(chǔ)上，基于振動(dòng)能量傳遞理論對齒輪箱系統(tǒng)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)建模和仿真分析。
　　首先，本文應(yīng)用子結(jié)構(gòu)綜合法建立了齒輪箱非線性耦合系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型。根據(jù)動(dòng)力學(xué)原理分別建立嚙合齒輪彎扭耦合振動(dòng)模型、彈性軸的彎曲振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模型、齒輪箱彈性箱板橫向振動(dòng)模型，通過軸承多維剛度矩陣和各子結(jié)構(gòu)之間的受力變形關(guān)系將各子結(jié)構(gòu)的振動(dòng)模型聯(lián)立，從而得到齒輪

3、箱耦合系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型。
　　其次，討論了齒輪箱非線性系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的求解方法。本文利用振型疊加法將各個(gè)振動(dòng)偏微分方程離散化，并給出了齒輪嚙合點(diǎn)耗散能量、主動(dòng)軸傳遞到箱體的能量以及從動(dòng)軸傳遞到箱體的能量的計(jì)算方法。將系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程和振動(dòng)能量傳遞方程聯(lián)立，設(shè)定狀態(tài)變量得到系統(tǒng)的狀態(tài)空間方程，同時(shí)利用MATLAB軟件編寫程序?qū)υ摖顟B(tài)空間方程進(jìn)行了數(shù)值求解。
　　最后，在以上工作的基礎(chǔ)上，對具有對稱結(jié)構(gòu)的齒輪箱系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)值仿真