消隙齒輪系統(tǒng)精密裝配關(guān)鍵參數(shù)及其動力學(xué)性能影響研究.pdf

1、消隙齒輪傳動系統(tǒng)在精密機構(gòu)及儀器，尤其在慣性穩(wěn)定平臺上的運用非常廣泛。隨著慣性穩(wěn)定平臺向高精度，高可靠性以及抗惡劣工作環(huán)境的方向發(fā)展，保證并且提高消隙齒輪系統(tǒng)傳動精度及其動態(tài)性能指標(biāo)的要求更加迫切。實踐表明，裝配參數(shù)及相關(guān)誤差等因素可能引發(fā)慣性穩(wěn)定平臺精密傳動裝置機械諧振失穩(wěn)和其他動力學(xué)問題，從而導(dǎo)致動態(tài)性能難以控制甚至不可控制?；诖?，本文開展了對消隙齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)特性以及影響其動力學(xué)特性的諸多因素的研究。從理論上分析了裝配參數(shù)及

2、誤差對系統(tǒng)動態(tài)特性的影響機理，建立了含多種非線性因素的消隙齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)模型，深入研究了裝配參數(shù)及相關(guān)誤差對系統(tǒng)動態(tài)特性的影響規(guī)律，提出并研制了一套基于虛擬儀器的消隙齒輪動態(tài)特性測試與試驗驗證平臺，并驗證了論文相關(guān)研究結(jié)論的正確性。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴提出裝配參數(shù)，動力學(xué)參數(shù)以及動力學(xué)性能之間的三個映射系概念，初步分析了各裝配參數(shù)對消隙齒輪系統(tǒng)動力學(xué)性能的影響機理。定義了裝配參數(shù)，動力學(xué)參數(shù)及動力學(xué)性能之間的映射，分析

3、了從裝配參數(shù)到系統(tǒng)動力學(xué)性能的映射關(guān)系，在此基礎(chǔ)上，逐一分析了裝配預(yù)緊力，過盈配合量與間隙，平行度偏差以及其他參數(shù)對消隙齒輪系統(tǒng)動力學(xué)性能的影響機理。⑵分析了消隙齒輪系統(tǒng)嚙合傳動原理，建立了消隙齒輪系統(tǒng)非線性動力學(xué)模型，研究了消隙齒輪系統(tǒng)的傳動特性以及相關(guān)因素的動力學(xué)性能影響規(guī)律。以普通直齒齒輪嚙合原理為依據(jù)，結(jié)合消隙齒輪系統(tǒng)的嚙合特點，分析了消隙齒輪系統(tǒng)各齒輪之間的嚙合情況，提出一種齒輪副單雙齒嚙合區(qū)的確定方法，建立了含多時變參數(shù)的消

4、隙齒輪傳動系統(tǒng)非線性動力學(xué)模型，分析了摩擦、阻尼、扭簧剛度、扭簧預(yù)緊力等因素對消隙齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)特性的影響。⑶以單級消隙齒輪傳動系統(tǒng)為研究對象，深入研究了軸承裝配參數(shù)對消隙齒輪系統(tǒng)動力學(xué)性能的影響。提出并建立了消隙齒輪等效嚙合剛度模型，在齒輪單嚙合點嚙合剛度計算公式的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出消隙齒輪綜合嚙合剛度計算公式；在考慮軸承裝配過盈量與軸承預(yù)緊力的基礎(chǔ)上，提出了一種簡化的角接觸球軸承接觸剛度算法，推導(dǎo)了軸承徑向剛度計算公式并給出了其算法

5、流程；建立了消隙齒輪轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的橫向-扭轉(zhuǎn)動力學(xué)微分方程，分析并得到了軸承裝配過盈量與預(yù)緊力系統(tǒng)頻率特性的影響規(guī)律。⑷建立了消隙齒輪系統(tǒng)剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)模型，并深入研究了部分裝配參數(shù)及相關(guān)誤差對消隙齒輪系統(tǒng)動力學(xué)性能的影響。以齒輪三維接觸動力學(xué)理論為依據(jù)，利用ADAMS/Flex的柔性體有限元建模技術(shù)，建立了基于ADAMS/View的消隙齒輪傳動系統(tǒng)剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)模型，提高了消隙齒輪動力學(xué)建模與分析的精度；采用基于掃頻激勵的虛擬試驗方

6、法，詳細分析了各裝配參數(shù)及相關(guān)誤差對單級消隙齒輪傳動系統(tǒng)的振動特性和頻率特性的影響，得到了扭簧預(yù)緊力、軸間距及軸平行度偏差等因素對系統(tǒng)動態(tài)特性的影響規(guī)律。⑸以某消隙齒輪減速器為試驗對象，運用基于虛擬儀器的的系統(tǒng)動態(tài)特性測試方法，開展了消隙齒輪系統(tǒng)動力學(xué)性能測試與試驗研究。研制了一臺基于消隙齒輪傳動的減速裝置，搭建了一套基于LabView的消隙齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)性能測試平臺，提出了一種啟動電壓和諧振頻率的測試方法，檢驗了測試平臺的測試穩(wěn)定性