转矩分流式齿轮传动系统动力学特性研究

摘要

平行轴转矩分流齿轮传动系统由于具有体积小、重量轻、速比大、效率高等特点，在直升机及其它飞行器等对传动系统要求较高、传递功率大的场合得到了广泛应用。平行轴转矩分流齿轮传动系统的工作状态十分复杂，不仅会出现由原动机和负载引起的外部激励，而且还会出现由时变啮合刚度、齿轮传动误差和齿侧间隙等引起的内部激励。为了进一步对系统进行优化，需要对其非线性动力学特性进行深入研究。 本文以某直升机主变速箱中的平行轴转矩分流式齿轮传动系统为研究对象，建立了其动力学模型，研究了系统中各参数对系统动态特性的影响规律。研究结果对平行轴转矩分流齿轮传动系统转矩分流的动态平衡优化具有重要的理论意义。本文主要工作有： (1)使用集中质量法建立了平行轴转矩分流齿轮传动系统扭振动力学模型，模型中考虑了外载荷、综合传动误差、时变啮合刚度、间隙、啮合阻尼等参数，依照此模型建立了系统的非线性动力学微分方程。 (2)使用子空间迭代法分析了系统的固有特性，求得了系统的固有频率及主振型。 (3)采用变步长Gill数值积分方法，对系统的非线性运动微分方程组进行了求解。经过对系统响应的计算，分别得到了简谐、次谐波、拟周期以及混沌四类稳态响应，表明系统会出现强非线性特征。并结合时间历程、相平面图、Poincar6截面图以及FFT频谱图对得到的各类响应进行了分析和比较。 (4)研究了间隙、外载荷、啮合刚度幅值、啮合频率比、综合传动误差以及啮合阻尼对系统非线性动态特性的影响，分析了系统在不同参数条件下的响应变化规律。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1课题的来源及研究意义

1.2齿轮系统线性动力学研究

1.2.1分析模型

1.2.2齿轮系统动力学研究目标及内容

1.2.3求解方法

1.3齿轮非线性动力学研究现状

1.3.1齿轮系统间隙非线性动力学研究

1.3.2齿轮系统非线性动力学研究

1.4本文的研究内容

1.5本章小结

第二章转矩分流齿轮传动系统的非线性建模

2.1引言

2.2平行轴转矩分流齿轮传动系统介绍

2.3系统的非线性动力学模型

2.4系统的非线性动力学微分方程

2.4.1广义坐标变换

2.4.2无量纲分析模型

2.5齿轮副啮合误差分析

2.6齿轮副啮合刚度及啮合阻尼分析

2.6.1轮齿的变形与刚度

2.6.2轮齿变形计算方法

2.6.3齿轮副啮合刚度的计算方法

2.6.4啮合阻尼与扭转阻尼的计算方法

2.7本章小结

第三章系统振动分析方法及分析结果

3.1引言

3.2系统固有特性分析方法与结果

3.2.1相关概念

3.2.2系统固有频率及主振型的求解方法

3.2.3系统的固有特性分析结果

3.3非线性动力学系统求解方法

3.3.1近似解析法

3.3.2数值方法

3.4系统微分方程组求解结果与动态响应特性分析

3.4.1简谐响应

3.4.2次谐波响应

3.4.3拟周期响应

3.4.4混沌响应

3.5本章小结

第四章参数对系统动态特性的影响

4.1引言

4.2齿侧间隙对系统动力学特性的影响

4.3外载荷幅值对系统动力学特的影响

4.4啮合刚度对系统动力学特性的影响

4.4.1啮合刚度波动幅值对系统动态特性的影响

4.4.2齿轮副啮合频率比对系统动态特性的影响

4.5综合传动误差幅值波动对系统动力学特性的影响

4.6啮合阻尼对系统动力学特性的影响

4.7本章小结

第五章总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢