考慮制造誤差的人字齒行星傳動系統動力學特性及動態(tài)均載研究.pdf

1、行星齒輪傳動（PGT）具有結構緊湊、傳動比大、承載能力高等優(yōu)點。行星齒輪傳動通常由直齒、斜齒或人字齒等齒形組成。與直齒、斜齒行星齒輪傳動相比，人字齒行星齒輪傳動（HPGT）具有更高重合度、較小的軸向力、更高功率密度等優(yōu)點，已被應用于核電、風電、起重機械等重載傳動領域，在地下開采、掘進裝備、航空航天等領域也有很好的應用前景。然而，由于人字齒行星齒輪傳動較為復雜的結構形式，其動力學建模求解較為困難，目前針對這種傳動的動力學特性研究還很少。本

2、文結合課題組承擔的國家973計劃等課題的研究任務，以實現人字齒行星齒輪傳動的高承載和低振動為目標，較為深入地研究了人字齒行星齒輪傳動動力學特性、動態(tài)均載特性，深入分析了制造誤差對上述特性的影響規(guī)律，對人字齒行星齒輪傳動的理論研究和工程應用具有重要意義。具體研究內容如下：
　　(1)基于人字齒輪結構特點，建立了人字齒行星齒輪傳動系統彎-扭-軸向耦合的集中參數動力學模型，推導了其運動微分方程及其矩陣形式。模型中綜合考慮了各齒輪齒廓誤差

3、、各構件偏心誤差、時變嚙合剛度、軸承支撐剛度、嚙合相位及構件陀螺效應，不僅計入了系統各構件的橫向振動和扭轉振動，還考慮了制造誤差引起的軸向振動。分析推導了人字齒行星齒輪傳動各構件的制造誤差、時變嚙合剛度、行星輪嚙合相位等主要激勵的計算公式。為傳動系統動力學特性和均載特性的研究奠定了基礎。
　　(2)由第二章提出的系統耦合動力學模型得到了用于固有特性分析的無阻尼自由振動方程，通過求解其對應的特征值問題分析了系統的固有頻率、模態(tài)振型及

4、其振型特點，歸納了系統振動模式。為了更全面準確地揭示人字齒行星齒輪傳動的固有特性，用模態(tài)能量方法推導了系統的模態(tài)應變能和模態(tài)動能的計算公式，研究了不同振動模式的模態(tài)應變能和模態(tài)動能的分布規(guī)律。在此基礎上研究了嚙合剛度和支承剛度對人字齒行星齒輪傳動系統固有頻率的影響。
　　(3)由第二章建立的系統耦合動力學模型得到了人字齒行星傳動系統動力學模型，基于此模型，采用數值積分法分別求解分析了運行工況下人字齒行星齒輪傳動系統動力學響應，包括

5、各主要構件在各自由度方向上的振動位移、振動速度、振動加速度、動態(tài)嚙合力、動態(tài)軸承力等，研究了系統時變嚙合剛度等內部激勵對系統動力學響應的影響規(guī)律。
　　(4)基于考慮制造誤差的人字齒行星傳動系統動力學模型，分別求解分析了不同制造誤差（如各構件制造偏心誤差、各齒輪齒廓誤差）影響下的人字齒行星齒輪傳動系統動力學響應，并通過與第四章沒有制造誤差的系統各構件動力學響應的對比，從時域和頻域角度討論了不同制造誤差對人字齒行星齒輪傳動系統動力學

6、響應特性的影響規(guī)律。
　　(5)基于動力學響應分析得到的人字齒行星齒輪傳動的動態(tài)嚙合力，計算了傳動系統的動力學均載系數，研究了不同浮動方式下系統各構件誤差對動力學均載特性的影響。研究了工況參數（輸入轉速、輸入扭矩）、物理及幾何參數（中心構件支撐剛度、行星輪個數）對系統均載特性的影響。提出了人字齒行星齒輪傳動浮動構件浮動量的計算方法，分析了不同浮動方式下構件浮動量與制造誤差之間的關系，研究了工況參數、物理及幾何參數對構件浮動量的影響