斜齒輪耦合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學特性研究.pdf

1、齒輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是各種機器和機械設(shè)備中應(yīng)用最廣泛的動力和運動傳遞裝置之一，其力學性能和工作性能對整個機器有重要影響。由于齒輪的嚙合作用，齒輪軸系的振動特性與簡單轉(zhuǎn)子系統(tǒng)有著根本的區(qū)別，突出特征為系統(tǒng)各軸間的彎扭耦合振動，對于斜齒輪還存在彎扭軸擺耦合振動。如果不考慮耦合振動的影響，不僅造成計算精度低，而且容易丟失一些重要信息，如模態(tài)耦合派生的新頻率，扭轉(zhuǎn)激勵激發(fā)的橫向響應(yīng)等。因此，應(yīng)從系統(tǒng)的角度對齒輪耦合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進行研究。
　　本文以一

2、個兩對斜齒輪耦合的三平行軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)為研究對象，考慮靜態(tài)傳遞誤差、齒輪幾何偏心的影響建立了全自由度通用齒輪嚙合動力學模型，并考慮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的影響，建立了平行軸系齒輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)有限元模型。從固有特性和動力學響應(yīng)兩方面對系統(tǒng)進行了分析，主要內(nèi)容包括以下幾個方面:
　　(1)本文以斜齒圓柱齒輪系統(tǒng)為研究對象，考慮齒輪靜態(tài)傳遞誤差、齒輪幾何偏心、輸入輸出轉(zhuǎn)矩等因素，建立了全自由度通用平行軸齒輪動力學嚙合模型。
　　(2)考慮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的影響

3、，建立了平行軸系齒輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)有限元模型。并對系統(tǒng)進行彎扭軸擺耦合固有特性分析。
　　(3)為了判斷系統(tǒng)的各階主導(dǎo)模態(tài)、主導(dǎo)軸，更好的預(yù)測轉(zhuǎn)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的失效部位、失效性質(zhì)和實現(xiàn)結(jié)構(gòu)在動力特性上的優(yōu)化設(shè)計，本文提出使用模態(tài)應(yīng)變能和模態(tài)應(yīng)變能密度定量的識別轉(zhuǎn)子系統(tǒng)主導(dǎo)模態(tài)和主導(dǎo)軸。并與定性識別的模態(tài)振型進行對比，證明了本文提出方法的正確性。
　　(4)分析了多種參數(shù)對系統(tǒng)固有特性的影響。1）不同自由度下齒輪耦合;2）不同的主動軸、

4、主動軸的轉(zhuǎn)向、齒輪的旋向;3）齒輪的嚙合剛度、安裝角、螺旋角、方位角等因素。
　　(5)基于API617標準分析了齒輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在定轉(zhuǎn)速、變轉(zhuǎn)速下的不平衡響應(yīng)。結(jié)果表明在轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，系統(tǒng)響應(yīng)沒有出現(xiàn)峰值，幅值也小于API617標準，因此系統(tǒng)在此范圍內(nèi)運行是安全可靠的。
　　(6)通過建立齒輪幾何偏心的系統(tǒng)動力學方程，分析了齒輪偏心對系統(tǒng)不平衡響應(yīng)的影響。最后，分析了齒輪偏心量對系統(tǒng)響應(yīng)的影響。
　　(7)基于ANSYS軟