塑料行星齿轮传动系统动力学特性研究

摘要

论文针对塑料的一些物理性质以及粘弹性特性，分析研究采用塑料齿轮的行星齿轮传动系统的固有特性，振动以及噪音产生机理等，为设计性能优良的行星齿轮减速器提供指导。首先建立塑料行星齿轮传动系统的动力学模型和有限元计算模型，并计算出啮合刚度：其次对比钢质行星传动系统，就塑料行星齿轮传动系统的模态特性进行分析，研究塑料以及钢质行星齿轮传动方式对系统振动特性的影响；然后分析了齿轮系统振动及噪音产生的机理；最后通过实验的方法对所得结果进行分析及验证。
　　 本文搭建了行星齿轮传动系统的试验台，基于时域和频谱分析理论，着重利用自功率谱分析的振动信号处理方法对塑料行星齿轮传动在不同工况下的振动特性及噪音特性进行了研究。研究结果表明，塑料行星齿轮传动的振动主要分布在齿轮啮合基频带及各次倍频、谐频带和转子不平衡频带等；转速和负载的增大加剧了塑料行星齿轮在啮合基频处及谐频处的振动强度；负载的增加会抑制塑料行星齿轮在啮合2倍频处的振动强度；负载和转速的增加会明显的抑制转子不平衡的影响；噪音随着转速的增大而增大，负载的增大会抑制噪音的强度，噪音的峰值与各频带的共振峰值有着对应的关系。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 本论文研究的意义及背景

1.2 本课题研究的国内外现状

1.2.1 行星齿轮动力学的研究现状

1.2.2 塑料齿轮的研究进展

1.2.3 行星齿轮传动系统振动及噪音特性研究概况

1.3 本论文研究的内容

第二章 塑料齿轮系统的动力学特性

2.1 塑料的粘弹性

2.1.1 塑料的一维粘弹性应力—应变关系

2.1.2 塑料的动态粘弹性

2.2 齿轮系统的动态特性

2.3 行星齿轮传动动力学模型

2.3.1 太阳轮力学方程

2.3.2 行星轮力学方程

2.3.3 动力学模型的标准形式

2.4 本章小结

第三章 塑料行星齿轮传动系统的模态分析

3.1 齿轮啮合刚度

3.2 塑料行星齿轮的有限元模型及刚度求解

3.2.1 有限元方法概述

3.2.2 ANSYS简介

3.2.3 建立有限元模型

3.3 模态分析

3.3.1 固有频率

3.3.2 振型分析

3.3.3 模态动能分析

3.3.4 温共振分析

3.3 本章小结

第四章 齿轮振动噪声产生的机理及分析方法

4.1 振动噪声测试的必要性

4.2 齿轮振动机理分析

4.3 齿轮噪声产生的机理及影响因素

4.3.1 节线冲力

4.3.2 啮合冲力

4.3.3 影响齿轮噪声的因素

4.3.4 行星齿轮变速箱噪声产生的机理

4.4 振动信号的处理方法

4.4.1 时域分析法

4.4.2 频域分析法

4.5 本章小结

第五章 塑料行星齿轮振动及噪声特性的实验研究

5.1 试验设备

5.1.1 试验台

5.1.2 采集仪及处理软件

5.2 测点的选择

5.3 试验结果与分析

5.3.1 时域频带特征分析

5.3.2 频域频带特征分析

5.3.3 NNN组合与SSS组合对比分析

5.3.4 噪声测试

5.4 实验结论

总结与展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢