节点外啮合行星轮系耦合动力学分析及试验验证

摘要

行星齿轮传动系统利用多个行星轮有效实现了功率分流，同时输入、输出轴同轴，因此与定轴轮系相比，具有传动比大、承载能力强、传动效率高等优点，在工业领域的多个行业内有着广泛应用。节点外啮合齿轮传动相比于普通齿轮传动，由于实际啮合线位于节点一侧，避免了啮合过程中齿面摩擦力换向引起的冲击振动，可以改善系统的振动特性。为了更全面地了解节点外啮合行星轮系的动态特性，本文围绕其耦合动力学特性开展了以下研究工作：
　　（1）以向心球轴承为研究对象，论述了基于Hertz接触理论的滚动轴承载荷与径向变形的关系，由此得到了轴承时变支承刚度的计算式。基于ANSYS Workbench对向心球轴承进行了接触仿真，并将有限元仿真解与理论分析解进行了对比。
　　（2）根据时变支承刚度建立了齿轮-轴承耦合关系，进而采用集中参数法建立了更为完善的节点外啮合行星齿轮传动系统动力学模型，分析了齿轮副啮合刚度、阻尼，构件扭转刚度、阻尼，齿面摩擦力的计算。根据牛顿运动定律推导了系统动力学微分方程组并探讨了微分方程的解法。
　　（3）利用 Rung-Kutta数值积分法求解系统动力学方程，得到了轴承时变支承刚度和系统动力学响应，研究了时变支承刚度对系统振动特性的影响规律。基于ADAMS软件对系统进行了运动仿真，直观地掌握了系统运转特性。
　　（4）利用1000kW机械功率封闭试验台开展了验证试验，制订了试验方案，测量得到了不同工况条件下的振动信号。基于小波变换对试验信号进行时频分析，得到了去噪信号，进而验证了理论分析解的正确性。

目录

声明

注释表

第一章 绪论

1.1 选题背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的研究内容

第二章 向心球轴承时变支承刚度计算

2.1 引言

2.2 向心球轴承结构特点

2.3 基于Hertz理论的轴承时变支承刚度计算

2.4 有限元仿真

2.5 本章小结

第三章 节点外啮合行星轮系耦合动力学建模与解法

3.1引言

3.2 齿轮-轴承耦合动力学模型

3.3 系统动力学方程及解法

3.4 本章小结

第四章 节点外啮合行星轮系耦合动力学特性分析

4.1引言

4.2 系统耦合动力学特性研究

4.3 系统运动仿真

4.4 本章小结

第五章 节点外啮合行星轮系验证试验及试验数据分析

5.1 引言

5.2 节点外啮合行星轮系试验方案

5.3 节点外啮合行星轮系动力学试验

5.4 试验信号处理

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文的主要工作与总结

6.2 进一步研究工作展望

参考文献

致谢

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