航空用面齿轮传动非线性动力学啮合特性分析

摘要

面齿轮传动系统质量较轻、负载能力好、传动比大，因而被重点应用在航空设备中尤其是直升机领域，此外面齿轮的工作状态极为复杂，噪声和振动问题是面齿轮研究设计中的重中之重。因此对考虑更多参数激励源的面齿轮传动动力学模型进行分析，具有重要的理论意义和实际的工程价值。
　　本文基于Bond gragh理论，建立了包含齿面摩擦系数的面齿轮传动系统模型和轴支撑模型。然后基于 Block闪温理论和 Hertz基础理论，分析了齿面温升对于齿廓形变和啮合刚度的影响并推导了啮合刚度随齿面温升变化的方程，并将动力学方程中的时变啮合刚度细化为温升引起的刚度变化和啮合引起的刚度变化，建立综合考虑齿面摩擦、齿面温度变化、时变啮合刚度、传递误差、啮合阻尼等因素的面齿轮传动系统六个自由度耦合非线性动力学方程。运用高阶龙格库塔数值分析法解方程并通过 Matlab软件做出分岔图、相平面图和庞加莱图，并根据图上的混沌响应信息分析面齿轮机构的激励响应和啮合特征,分别研究了面齿轮传动系统的无量纲啮合频率、齿面摩擦系数、齿面温升和负载转矩的动态特性变化。
　　本文深入研究了考虑齿面摩擦系数和齿面闪温的多个参数激励的力学振动系统，并针对啮合特性做出了详细的阐述，对于面齿轮传动系统的啮合特性和动力学性能研究更具有实际意义。

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第1章 绪论

1.1课题背景

1.2面齿轮传动的特点

1.3面齿轮传动的研究现状

1.4本文研究的主要内容

第2章 面齿轮传动系统键合图模型的建立

2.1面齿轮传动系统轴支撑模型的建立

2.2面齿轮传动系统轮齿啮合模型的建立

2.3本章小结

第3章 面齿轮传动系统非线性动力学方程

3.1键合图模型推导方程

3.2齿轮弹性支撑键合图模型方程推导

3.3齿轮啮合键合图模型方程推导

3.4考虑齿面温度的面齿轮传动系统动力学模型

3.5本章小结

第4章 面齿轮传动系统动力学方程求解

4.1面齿轮传动系统动力学方程的无量纲化

4.2 Runge-Kutta法求解面齿轮动力学方程

4.3面齿轮传动系统动力学方程主要参数的计算

4.4本章小结

第5章 面齿轮传动系统动态特性分析

5.1研究面齿轮动力学的相关图解方法

5.2面齿轮传动系统分岔与混沌的数值计算分析

5.3本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢