多級(jí)斜齒行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、多級(jí)行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)采用多個(gè)行星輪共同承擔(dān)載荷，形成功率分流;具有傳動(dòng)比大、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、承載能力大、傳動(dòng)平穩(wěn)等諸多優(yōu)點(diǎn)，在眾多的機(jī)械工業(yè)產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛。但由于制造安裝過(guò)程中不可避免的誤差激勵(lì)和輪齒時(shí)變嚙合剛度激勵(lì)以及嚙合沖擊等因素的影響，行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)很難實(shí)現(xiàn)載荷在行星輪間均勻分配，載荷不均勻分配引起振動(dòng)與噪聲，嚴(yán)重影響傳動(dòng)裝置的穩(wěn)定性與可靠性。因此，針對(duì)多級(jí)斜齒行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，有必要進(jìn)行深入的動(dòng)力學(xué)研究，剖析系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)均載特

2、性與誤差及剛度之間的關(guān)系，為改善系統(tǒng)均載特性提出相應(yīng)的措施。本論文圍繞這一目的，開(kāi)展了相關(guān)研究，主要內(nèi)容如下:
　　首先，采用集中質(zhì)量法建立多級(jí)斜齒行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。考慮每一個(gè)構(gòu)件三個(gè)正交方向位移和繞軸向扭轉(zhuǎn)位移，綜合考慮時(shí)變嚙合剛度激勵(lì)，制造安裝誤差位移激勵(lì)。建立彈性變形協(xié)調(diào)條件描述誤差、振動(dòng)位移和彈性變形三者之間的關(guān)系，并根據(jù)牛頓第二定律，建立系統(tǒng)振動(dòng)微分方程組。
　　其次，提出行星齒輪均載系數(shù)定義和計(jì)算公式，

3、采用動(dòng)力學(xué)均載系數(shù)評(píng)價(jià)系統(tǒng)均載特性。以2MW風(fēng)力發(fā)電齒輪箱為例，計(jì)算得到動(dòng)力學(xué)模型中的參數(shù)，如轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、嚙合阻尼、行星架扭轉(zhuǎn)剛度和嚙合剛度等參數(shù)。對(duì)所創(chuàng)建的二階系統(tǒng)微分方程降階，運(yùn)用Rung-kutta數(shù)值法求解得到系統(tǒng)各構(gòu)件振動(dòng)位移、速度和加速度，結(jié)合彈性變形協(xié)調(diào)方程，確定各個(gè)嚙合副彈性變形，進(jìn)一步得到系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)均載系數(shù)。
　　再次，開(kāi)展了2MW風(fēng)力發(fā)電齒輪箱均載特性實(shí)驗(yàn)。分別在內(nèi)齒圈相鄰2π/n相位齒根處粘貼應(yīng)變片，采樣頻率為

4、2000Hz，記錄得到不同齒根處的應(yīng)變分布形態(tài)。以行星架轉(zhuǎn)動(dòng)1/n圈為周期，求取一次齒根應(yīng)變最大值，并將其保存到應(yīng)變矩陣中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)方法中均載系數(shù)的計(jì)算公式處理應(yīng)變矩陣;計(jì)算得到不同工況下內(nèi)嚙合均載系數(shù)，與動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算得到的數(shù)據(jù)對(duì)比，驗(yàn)證了集中質(zhì)量法動(dòng)力學(xué)模型的正確性。
　　最后，以3MW風(fēng)力發(fā)電齒輪箱為研究對(duì)象，分別得到系統(tǒng)各級(jí)行星輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)均載系數(shù)曲線(xiàn)。從均載特性?xún)?yōu)化角度考慮，研究了系統(tǒng)誤差對(duì)均載特性的影響，均載系數(shù)對(duì)各構(gòu)