汽車變速器齒輪傳動系統(tǒng)非線性動力學(xué)特性研究.pdf

1、汽車變速器是汽車動力傳動系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件之一，其工作性能的優(yōu)劣直接影響到汽車的各項性能指標(biāo)，隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，對變速器載荷、速度及其振動特性等性能提出了更高的要求。齒輪傳動系統(tǒng)是變速器的核心部件，在其他工業(yè)領(lǐng)域中也發(fā)揮著舉足輕重的作用。因此，研究變速器齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)特性，確保系統(tǒng)正常、安全運行，降低設(shè)備的維修費用具有十分重要的意義。
　　汽車變速器齒輪傳動系統(tǒng)本質(zhì)上是一個時變參數(shù)與間隙非線性共存的多自由度非線性系統(tǒng)，它所

2、描述的齒輪系統(tǒng)動力學(xué)行為具有自身的復(fù)雜性。本論文以某型汽車變速器為基本研究對象，結(jié)合齒輪動力學(xué)、轉(zhuǎn)子動力學(xué)、傳遞矩陣法、材料力學(xué)、分析力學(xué)、理論力學(xué)、非線性振動、隨機振動及混沌動力學(xué)等理論和技術(shù)，對齒輪傳動系統(tǒng)的固有模態(tài)的求解、參數(shù)對系統(tǒng)振動特性的影響、運行狀態(tài)識別和預(yù)測、動力學(xué)特性的分析等多方面問題進(jìn)行了研究。主要工作如下:
　　(1)通過推導(dǎo)模型的內(nèi)力方程，綜合考慮彎、扭、剪切變形耦合及陀螺力矩的影響，提出適用于齒輪傳動系統(tǒng)的

3、典型部件的各向異性傳遞矩陣表達(dá)式，擴展了應(yīng)用范圍;將汽車變速器齒輪傳動系統(tǒng)簡化為集中參數(shù)模型，利用整體傳遞矩陣法求解出該系統(tǒng)的固有頻率和振型，并與有限元方法的計算結(jié)果進(jìn)行比較，驗證了該方法的正確性。
　　(2)基于汽車變速器齒輪傳動系統(tǒng)盤軸截面變化不大的特點，應(yīng)用集總參數(shù)法獲得變速器齒輪傳動系統(tǒng)非線性動力學(xué)模型，計算其線性模態(tài)，并對比了采用有限元法的該模型的固有頻率及振型;此外，采用有限元法計算忽略軸向竄動的簡化模型的固有頻率，并

4、與整體傳遞矩陣法的結(jié)果進(jìn)行比較;以上分析結(jié)論為齒輪系統(tǒng)非線性問題的研究奠定了基礎(chǔ)。
　　(3)采用有限元等方法計算并推導(dǎo)出斜齒輪非線性動態(tài)嚙合力的函數(shù)表達(dá)式，利用拉格朗日方程、柔度系數(shù)等方法，建立非對稱彈性支承，兩端具有集中質(zhì)量，軸段具有不同抗彎剛度、抗扭剛度，考慮齒側(cè)間隙-時變剛度的斜齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)微分方程;重點討論了時變嚙合剛度參數(shù)振動的影響，分析了齒側(cè)間隙強非線性下的動力學(xué)行為，提取典型特征，為故障診斷提供依據(jù);討論了工