含Hertz接觸阻尼的直接齒輪非線性動力學響應(yīng)研究.pdf_第1頁
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1、中圖分類號理!三2UDC33碩士學位論文學校代碼!Q堇三三密級公開含Hertz接觸阻尼的直齒輪非線性動力學響應(yīng)研究NonlineardynamicresponseofaspurgearpairwithHertzcontactdamping作者姓名:學科專業(yè):研究方向:學院(系、所)指導教師:副指導教師:吳麗娟機械工程齒輪動力學機電工程學院唐進元教授陳思雨講師論文答辯日期皇咝答辯委員會主席l立籀,籠中南大學2014年5月含Hertz接觸阻

2、尼的直齒輪非線性動力學響應(yīng)研究摘要:齒輪傳動系統(tǒng)廣泛運用于動力和運動傳遞裝置,如航空、汽車、船舶、風電、鐵路等工業(yè)領(lǐng)域。齒輪傳動系統(tǒng)的振動、噪音及傳遞動力平穩(wěn)性研究成為一個關(guān)鍵、熱點問題。本文建立了考慮非線性Hertz接觸阻尼的直齒圓柱齒輪傳動系統(tǒng)動力學模型,該模型同時包含間隙、時變剛度、靜態(tài)傳遞誤差等非線性因素。基于數(shù)值仿真算法對比分析非線性Hertz接觸阻尼模型(NSD)與廣泛使用的KelvinVoigt模型(KV)的動力學響應(yīng),并

3、研究不同的恢復阻尼系數(shù)模型及NSD模型非線性動力學響應(yīng)。本文將靜態(tài)傳遞誤差激勵與輪齒側(cè)隙耦合,得到的非線性動力學響應(yīng)可以直觀地與實驗傳遞誤差響應(yīng)進行對比。主要研究內(nèi)容為:(1)以直齒圓柱齒輪為研究對象,建立包含真實時變嚙合剛度、真實誤差激勵、齒側(cè)間隙、非線性沖擊阻尼的齒輪傳動系統(tǒng)動力學模型,區(qū)分系統(tǒng)在不同相對位移情況下系統(tǒng)出現(xiàn)沖擊的三種情形,接觸力的計算,遲滯阻尼效應(yīng)和沖擊過程中能量損耗,對動力學方程進行量綱~化處理得到系統(tǒng)運動微分方程

4、。(2)針對所建立的含非線性Hertz接觸阻尼的齒輪動力學模型,在該模型的基礎(chǔ)上進行簡化得到經(jīng)典的KV齒輪動力學模型。運用龍格一庫塔數(shù)值法求解系統(tǒng)時域響應(yīng)、頻域響應(yīng)、分岔和混沌響應(yīng)。在重載條件下,兩種系統(tǒng)都比較穩(wěn)定,系統(tǒng)響應(yīng)以單周期解為主。隨著系統(tǒng)參數(shù)的變化,齒輪傳動系統(tǒng)中出現(xiàn)倍周期分岔現(xiàn)象。系統(tǒng)穩(wěn)定性隨著載荷的降低也隨之降低,容易出現(xiàn)混沌。在低速條件下,兩種接觸力模型的動力學響應(yīng)不存在差異。在高速條件下,KV模型的周期性窗口比NSD模

5、型的周期性窗口小。(3)輪齒接觸過程中能量損耗通常表述為阻尼耗散的形式。本文針對現(xiàn)有研究中出現(xiàn)的五種不同的恢復系數(shù)函數(shù),分析采用不同恢復系數(shù)函數(shù)的齒輪動力學模型的時域響應(yīng)曲線、接觸力響應(yīng)曲線和頻譜圖隨參數(shù)變化的響應(yīng)特征,給出了轉(zhuǎn)速對系統(tǒng)動力學響應(yīng)的影響規(guī)律,得到隨系統(tǒng)參數(shù)變化的分岔響應(yīng)曲線。(4)將靜態(tài)傳遞誤差按照定義表示成位移激勵,避免軸頻分量被忽略。研究表明,系統(tǒng)響應(yīng)以軸頻分量為主,并出現(xiàn)倍頻響應(yīng)。在低速條件下,系統(tǒng)出現(xiàn)嘯叫。隨著載

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