齒輪箱非線性耦合系統(tǒng)的動力學分析.pdf

1、齒輪箱系統(tǒng)以其結(jié)構(gòu)緊湊、傳動比準確、效率高等優(yōu)點在各種工業(yè)設備中得到了廣泛應用。齒輪箱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，由嚙合齒輪、傳動軸、軸承、箱體等部分組成，且其動力學特性受到多種因素的影響，導致系統(tǒng)產(chǎn)生較強非線性振動。這種振動可能引起系統(tǒng)部件的磨損或疲勞，影響系統(tǒng)的安全性和壽命，嚴重時會導致齒輪或其他構(gòu)件失效而產(chǎn)生無法預估的生產(chǎn)安全事故，同時振動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，齒輪箱的振動噪聲問題越來越顯

2、著。因此齒輪箱系統(tǒng)運動的穩(wěn)定性以及振動噪聲控制的研究已經(jīng)成為目前研究的熱點問題之一。本文在前人工作的基礎上，基于振動能量傳遞理論對齒輪箱系統(tǒng)進行了動力學建模和仿真分析。
　　首先，本文應用子結(jié)構(gòu)綜合法建立了齒輪箱非線性耦合系統(tǒng)的動力學模型。根據(jù)動力學原理分別建立嚙合齒輪彎扭耦合振動模型、彈性軸的彎曲振動和扭轉(zhuǎn)振動模型、齒輪箱彈性箱板橫向振動模型，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)的振動模型聯(lián)立，從而得到齒輪

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