【摘 要】
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机械行业作为工业产业中的基础环节,对国民经济的增长起着至关重要的作用,也关乎着增强国家的综合实力。齿轮传动系统作为机械传动中不可或缺的组成部分,具有效率高、传递能力强、低噪声等优点,被广泛应用于航天、船舶、采矿等领域。目前,低振动、低噪声和较高舒适性的发展趋向也对齿轮系统的振动提出了更高要求。因此对齿轮系统动态特性分析及振动噪声预测就显得尤为重要。为了获取更为准确的齿轮、轴承动载荷来预测评估传动系
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机械行业作为工业产业中的基础环节,对国民经济的增长起着至关重要的作用,也关乎着增强国家的综合实力。齿轮传动系统作为机械传动中不可或缺的组成部分,具有效率高、传递能力强、低噪声等优点,被广泛应用于航天、船舶、采矿等领域。目前,低振动、低噪声和较高舒适性的发展趋向也对齿轮系统的振动提出了更高要求。因此对齿轮系统动态特性分析及振动噪声预测就显得尤为重要。为了获取更为准确的齿轮、轴承动载荷来预测评估传动系统的动态响应,本文以二级齿轮减速器为研究对象,考虑齿轮、轴承时变刚度以及误差等因素的影响,建立了计入轴柔性、二级相位关系的齿轮―传动轴―轴承系统的耦合动力学模型;利用Newmark时域积分方法求解以获取多源时变激励下两级齿轮传动系统的动力学特性。同时为了探究参数变化对系统动响应的影响,就传动轴刚度、二级相位关系与齿轮安装位置的改变对系统动力学响应变化产生的影响规律做出了分析。本文的主要研究内容如下:1.采用广义有限元法,将传动系统离散为轴段单元、齿轮啮合单元、轴承单元,根据各单元的耦合关系建立系统整体动力学模型。该模型计入了平行轴直齿轮的弯曲―扭转―轴向三个自由度上的振动,同时考虑了系统内部激励以及系统装配位置等因素的影响。利用Newmark积分方法求解系统的动力学特性。通过与已有实验数据的对比,验证了该建模方法的有效性。2.综合考虑传动轴柔性以及齿轮、轴承时变刚度以及误差等因素,探究了传动轴柔性和时变刚度激励对系统动态特性的影响。仿真发现,传动轴柔性降低了齿轮动载荷幅值,振动响应频率成分也随之减少。轴承刚度的时变性对齿轮的动响应影响较小,但对轴承的动态特性影响显著。3.分析了传动轴刚度变化对系统共振特性的影响规律。结果表明,传动轴刚度的增大,增加了系统扭转主振动形式的产生使共振转速区域增多,振动能量也随之增加。4.探究了装配关系对系统动态特性的影响变化规律。研究发现,轴间夹角的改变对系统动载荷波动影响较小,而对中间轴的静变形量具有较大影响;齿轮安装位置的改变使系统存在由扭转到低阶弯曲、低阶弯曲到高阶弯曲振型的出现,系统动载荷波动峰值产生变化。
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