齒輪傳動系統(tǒng)耦合振動響應及抗沖擊性能研究.pdf

1、當前，對機械產(chǎn)品高速、高效、精密、可靠、低振動、低噪聲、輕量化和自動化的要求越來越高。齒輪系統(tǒng)是工程機械系統(tǒng)的重要組成部分，其工作性能對整個系統(tǒng)有著至關重要的影響。隨著速度和功率的提高，齒輪傳動正朝著高速、重載方向發(fā)展，其動力學行為的研究便成為國內外學者所關注的課題。由于我國齒輪振動噪聲普遍比國外產(chǎn)品嚴重，因此齒輪傳動非線性動力學行為的研究更是工程實際中亟待解決的重要課題之一。 本課題研究的意義就在于突破傳統(tǒng)機械噪聲的研究方法，

2、從系統(tǒng)角度出發(fā)，用科學的建模取代半經(jīng)驗的計算，用先進的的動態(tài)設計取代傳統(tǒng)的靜態(tài)設計，從振動分析發(fā)展到噪聲分析，研究如何在設計階段就能綜合考慮多種因素，預估齒輪系統(tǒng)的振動響應和結構噪聲，目的是用先進的現(xiàn)代設計技術設計出較為理想的低振動、低噪聲齒輪系統(tǒng)裝置。本文在齒輪傳動系統(tǒng)的三維沖擊動力接觸非線性特性、齒輪內部激勵的產(chǎn)生機理、內部激勵作用下的耦合振動響應和齒輪系統(tǒng)抗沖擊振動特性等方面的研究取得了成果，本文主要進行了下列研究： 1.

3、全面地研究了齒輪系統(tǒng)振動和噪聲的產(chǎn)生機理，將引起齒輪振動噪聲的內部原因歸結為三種激勵，即剛度激勵、誤差激勵和嚙合沖擊激勵。 2.用有限元分析方法和誤差近似等效方法模擬了齒輪嚙合時的激勵，并得出齒輪嚙合時產(chǎn)生的激勵力，為齒輪系統(tǒng)振動響應分析打下了基礎。 3.用有限元法建立了包含齒輪副、傳動軸和箱體的齒輪系統(tǒng)完整的大型動力學模型，該模型較好地反映了齒輪系統(tǒng)各部分的動態(tài)耦合效應。 4.用I-DEAS軟件對上述齒輪系統(tǒng)進

4、行了有限元模態(tài)分析，得到了齒輪軸、齒輪箱和齒輪系統(tǒng)的固有特性；預估了在齒輪動態(tài)激勵下齒輪箱的動態(tài)響應，較全面地研究了齒輪系統(tǒng)的動態(tài)特性，并分析了系統(tǒng)的結構噪聲。 5.利用I-DEAS軟件計算了齒輪系統(tǒng)具有運動自由度的系統(tǒng)模態(tài)分析時用于定義動態(tài)事件的固有模態(tài)、約束模態(tài)、等效附加模態(tài)及有效質量模態(tài)。將外部加速度沖擊激勵處理為半正弦脈沖激勵，對齒輪箱進行了沖擊動力響應分析，得出了箱體各計算點的振動速度、振動加速度時域曲線以及動態(tài)應力時

5、域曲線。綜合齒輪箱的動態(tài)應力和靜態(tài)應力，按照抗沖擊能力合格判據(jù)，預估了齒輪系統(tǒng)的抗沖擊性能。 6.對齒輪系統(tǒng)進行了實驗研究，得到了齒輪箱表面法向振動加速度，并與有限元計算結果進行了比較，結果基本一致，表明了所建模型的正確性；同時測量了齒輪箱的結構噪聲，結果與預估結果基本一致。 本文在以下四個方面取得了創(chuàng)新性成果。 1.建立了包括傳動系統(tǒng)和結構系統(tǒng)的完整的非線性耦合振動分析模型； 2.建立了齒輪系統(tǒng)接觸分析