齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的有限元分析及試驗(yàn)方法研究.pdf

1、一般機(jī)械結(jié)構(gòu)總是由許多零部件通過(guò)不同種類(lèi)的結(jié)合部聯(lián)結(jié)而成，理論與試驗(yàn)分析表明，零部件之間聯(lián)接的結(jié)合條件對(duì)結(jié)構(gòu)性能的理論計(jì)算精度，特別是對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的有限元計(jì)算精度影響很大。所以，要精確建立結(jié)構(gòu)的有限元模型，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的動(dòng)力分析和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，就必須準(zhǔn)確了解結(jié)合部特性。然而，進(jìn)行結(jié)構(gòu)結(jié)合部動(dòng)態(tài)特性的研究一直是動(dòng)力學(xué)研究領(lǐng)域的難點(diǎn)之一，雖然國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此已作過(guò)許多努力，提出不少結(jié)合部動(dòng)力學(xué)參數(shù)的識(shí)別與分析方法，但至今仍沒(méi)有一套比較成熟的理論與方

2、法。 齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)由箱體、傳動(dòng)軸、齒輪副以及傳動(dòng)軸的支承部分組成，它是各種機(jī)器和機(jī)械裝備中應(yīng)用最為廣泛的動(dòng)力和傳動(dòng)形式。齒輪系統(tǒng)中具有軸與軸承支承結(jié)合部，以及輪齒嚙合結(jié)合部，尤其是軸承的支承剛度對(duì)軸系以及整個(gè)齒輪系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特征有重要的影響。本文以具體的齒輪減速器系統(tǒng)為研究對(duì)象進(jìn)行理論建模，并采用動(dòng)態(tài)試驗(yàn)和參數(shù)識(shí)別技術(shù)，在實(shí)際安裝情況下識(shí)別出結(jié)合部等效參數(shù)，將識(shí)別的參數(shù)應(yīng)用于有限元分析中，得出較為切合實(shí)際的進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析的有限元

3、模型。 本文基于振動(dòng)理論、模態(tài)及動(dòng)力響應(yīng)有限元分析法以及結(jié)構(gòu)模態(tài)測(cè)試方法三者結(jié)合，對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)的動(dòng)力特性預(yù)估這一問(wèn)題提出了一套具有理論和實(shí)用價(jià)值的分析和試驗(yàn)方法，實(shí)現(xiàn)了利用有限元法對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)固有特性和動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行較精確的仿真分析。全文的研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下： 1.將齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)劃分為傳動(dòng)系統(tǒng)(齒輪軸)和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)(箱體)，以集中質(zhì)量法建立齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的彎-扭-軸-擺多自由度振動(dòng)的動(dòng)力學(xué)模型； 2.利用試驗(yàn)?zāi)?/p>

4、態(tài)分析法識(shí)別出系統(tǒng)各結(jié)合部的模態(tài)參數(shù)，并用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換法得出相應(yīng)的物理參數(shù)； 3.分別建立齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的三維動(dòng)力有限元模型，利用試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析識(shí)別的結(jié)合部物理參數(shù)，給出理論模態(tài)分析結(jié)果； 4.應(yīng)用齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)多自由度振動(dòng)分析模型和箱體有限元分析模型相結(jié)合的方法，計(jì)算了由齒輪-傳動(dòng)軸-軸承-箱體組成的齒輪系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，給出了齒輪箱受迫振動(dòng)的位移-時(shí)間歷程； 5.對(duì)整個(gè)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析，試驗(yàn)結(jié)果與