單級斜齒圓柱齒輪傳動系統(tǒng)非線性動力特性分析.pdf

1、齒輪傳動系統(tǒng)以其結構緊湊、傳動平穩(wěn)、傳動效率高等優(yōu)點，被廣泛應用到各大機械設備當中。隨著現(xiàn)代機械工業(yè)的快速發(fā)展，人們對齒輪系統(tǒng)的動態(tài)性能有了更高的要求。深入研究齒輪系統(tǒng)在多種非線性因素下的動力學行為，分析齒輪系統(tǒng)振動的產(chǎn)生機理和變化規(guī)律，為設計制造小振動、低噪聲、高可靠性、高傳遞性能的齒輪系統(tǒng)提供理論依據(jù)。本文以某車輛系統(tǒng)中使用的單級斜齒圓柱齒輪傳動系統(tǒng)為研究對象，以振動理論為基礎，綜合考慮系統(tǒng)在多個方向上的運動情況，分別建立3自由度單

2、級斜齒圓柱齒輪傳動系統(tǒng)軸-扭耦合力學模型和考慮齒面時變摩擦的5自由度彎-扭-軸耦合力學模型，利用數(shù)值法對其求解，通過計算系統(tǒng)局部分岔圖、相圖、Poincaré截面圖、最大Lyapunov指數(shù)、FFT頻譜圖、幅值云圖和位移-時間映像圖等，分析系統(tǒng)在單參數(shù)變化和多參數(shù)耦合時的動力學行為。
　　本研究主要內容包括：⑴針對分段線性齒側間隙函數(shù)進行高次擬合，得到連續(xù)光滑的齒側間隙函數(shù)表達式。結合斜齒輪的傳動特點，采用不同齒側間隙函數(shù)對軸-扭

3、耦合系統(tǒng)的混沌分岔特性和振動特性進行分析對比，定性地證明對分段線性齒側間隙函數(shù)進行高次擬合的合理性。⑵考慮重合度對系統(tǒng)的影響，劃分單、雙齒嚙合時間?；贐uckingham的半經(jīng)驗公式，根據(jù)摩擦學原理，推導計算斜齒圓柱齒輪傳動系統(tǒng)齒面摩擦系數(shù)隨嚙合點變化的計算式，結合齒輪嚙合原理，對齒面摩擦系數(shù)隨嚙合點變化的趨勢進行分析。⑶建立考慮齒面時變摩擦的單級斜齒輪傳動系統(tǒng)彎-扭-軸耦合力學模型，對系統(tǒng)運動方程進行無量綱化處理，并對其進行數(shù)值求解

4、。分析系統(tǒng)混沌分岔特性，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)隨嚙合頻率變化多處存在邊界畸變現(xiàn)象；結合系統(tǒng)最大幅值云圖和幅頻特性疊加圖進一步發(fā)現(xiàn)，邊界畸變導致齒輪系統(tǒng)振動幅值跳躍甚至出現(xiàn)強共振響應。⑷選擇不同的扭轉力矩、齒側間隙等值，計算系統(tǒng)在Ω~h k和Ω~εh參數(shù)平面上的幅值云圖，分析系統(tǒng)在參數(shù)耦合作用下的振動特性，得到多個參數(shù)耦合變化時系統(tǒng)振動失穩(wěn)的參數(shù)區(qū)域。發(fā)現(xiàn)在扭矩、剛度波動、嚙合頻率相互耦合時，系統(tǒng)存在多處幅值跳躍現(xiàn)象和強共振響應。隨著扭矩的增大，系統(tǒng)對