齒輪傳動系統(tǒng)非線性動力學(xué)與可靠性研究.pdf

1、齒輪傳動系統(tǒng)是各種機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用最廣泛的傳動裝置之一，其動力學(xué)特性和可靠性對整個機(jī)械設(shè)備有著重要的影響。齒輪傳動系統(tǒng)是由齒輪副、傳動軸和支承軸承等組成的彈性機(jī)械系統(tǒng)，在傳動過程中，由于齒輪的輪齒、軸和軸承等都會產(chǎn)生彈性變形，系統(tǒng)會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動和橫向振動的耦合，加之齒輪時變嚙合剛度和齒側(cè)間隙等非線性因素的影響，使齒輪系統(tǒng)成為強(qiáng)非線性系統(tǒng)，因此需要應(yīng)用非線性理論對齒輪系統(tǒng)的動力學(xué)特性進(jìn)行分析。由于齒輪傳動系統(tǒng)各參數(shù)均具有隨機(jī)性，而以往的可靠

2、性評估方法很難適用于強(qiáng)非線性系統(tǒng)，因此，研究適用于非線性系統(tǒng)的可靠性評估算法對于齒輪傳動系統(tǒng)具有重要意義和研究價值。
　　本文首先應(yīng)用材料力學(xué)方法和ANSYS有限元仿真求得齒輪的時變嚙合剛度，作為齒輪傳動系統(tǒng)的剛度激勵。然后，建立考慮齒輪時變嚙合剛度、齒輪誤差、嚙合阻尼、齒側(cè)間隙、支承軸承的剛度和阻尼的三自由度非線性耦合振動分析模型。利用Runge-Kutta數(shù)值積分法對齒輪傳動系統(tǒng)的振動微分方程組進(jìn)行數(shù)值求解，得到系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)

3、。分別利用時間歷程圖、位移—速度相平面圖、Poincaré截面圖、功率譜圖、分叉圖和Lyapunov指數(shù)圖對齒輪系統(tǒng)的非線性動力學(xué)特性進(jìn)行分析，并研究不同參數(shù)的變化對齒輪系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。最后，提出了適用于功能函數(shù)為隱式函數(shù)或強(qiáng)非線性的可靠性分析方法，即提出一種基于Kriging模型和Monte Carlo法的主動學(xué)習(xí)的可靠性方法，求解了不同情況下系統(tǒng)的可靠度，并對系統(tǒng)的可靠性靈敏度進(jìn)行分析。
　　通過本文的研究，可以分析出齒輪傳