两齿差外啮合双联行星齿轮传动的动力学特性研究

摘要

新型两齿差外啮合行星齿轮传动最早于20世纪90年代由意大利COME'S公司研发出来的，因其传动方式新颖、结构简单、传动比大、传动效率高、很快被应用于抛光磨头中。后来我国引进并研发制造出这种抛光设备，具有代表性制造商主要有科达、科信、科信达等公司，但我国研制的抛光磨头相对国外的同类产品存在噪音大、生命短、碎砖率高等缺陷。齿轮使用寿命及故障率均严重影响着抛光磨头实现高质、高效性能指标要求。如何提高抛光磨头的使用寿命和工作效率一直是国内外研发人员追求的目标和棘手的难题。针对国产抛光磨头的性能缺陷，为提高我国磨头的质量和使用寿命，提出了一种新型两齿差外啮合双联行星齿轮传动结构形式，该种新型的结构具有结构简单、传动比大、传动效率高、稳定性强、寿命长等优点。由于两齿差外啮合双联行星齿轮传动为一种新颖的传动方式，国内外学者对其研究甚少，尤其对这种新型的复合双联行星轮系的动力特性的研究更少，因此对这种新型传动的动力学特性和振动模式展开研究具有极其重要的理论意义和应用价值。
　　本文基于新型两齿差外啮合双联行星齿轮传动的结构和性能特点，对其进行动力学特性分析和振动模式研究，运用数学微分方程构建该种新型传动系统的动力学模型，采用广义坐标变换和矩阵矢量法建立纯扭转动力学模型;利用数学微分方程和矩阵构建平移-扭转动力学模型，运用相关数学、力学理论知识对其激振力和加速度进行求解，并结合MATLAB软件对其振动模态进行研究;通过对两齿差外啮合双联行星齿轮传动系统固有振动特性探讨，结合ANSYS软件对其自由模态进行仿真，得出了自由模态的前十阶振型，归纳出系统参数对模态的影响规律;为提高国产抛光磨头的国际市场竞争力，基于对两齿差外啮合双联行星齿轮传动的动力学研究结果结合实际工况，给出了相应减振、均载的措施。
　　避免这种新型传动系统的内部激励和外部激励同步，对抛光磨头的研发具有长远的指导意义和实际应用价值，为提高国产抛光磨头使用性能奠定了一定的理论依据。

目录

声明

摘要

引言

1 绪论

1．1 课题来源

1．2 课题研究背景

1．3 国内外研究现状

1．3．1 齿轮系统动力学研究现状

1．3．2 行星齿轮传动动力学研究现状

1．4 课题主要研究内容及研究意义

1．4．1 课题主要研究内容

1．4．2 课题研究意义

1．5 本章小结

2 两齿差外啮合双联行星齿轮传动系统动力学数学建模

2．1 行星轮系动力学分析理论基础

2．2 纯扭转动力学模型

2．2．1 两齿差外啮合双联行星齿轮传动的动力学模型

2．2．2 系统基本运动参数计算

2．2．3 系统基本运动微分方程

2．2．4 广义坐标变换

2．2．5 刚度矩阵的建立

2．2．6 振动模式分析

2．3 平移-扭转动力学模型

2．3．1 动力学模型

2．3．2 构件加速度分析

2．3．3 构件相对位移分析

2．3．4 建立系统运动方程

2．3．5 振动模态分析

2．4 本章小结

3 两齿差外啮合双联行星齿轮传动三维建模及模态仿真分析

3．1 三维建模及装配条件

3．1．1 两齿差外啮合双联行星齿轮传动的装配条件

3．1．2 三维建模

3．2 行星传动的固有振型分析

3．3 模态分析理论基础

3．4 自由模态分析

3．4．1 有限元基本原理及ANSYS Workbench软件介绍

3．4．2 双联行星轮系主要零件参数

3．4．3 划分网格

3．4．4 设置求解的模态提取方法

3．4．5 模态结果分析

3．5 本章小结

4 系统参数灵敏度分析及减振措施

4．1 行星轮个数对模态的影响

4．2 压力角对模态的影响

4．3 齿宽对模态的影响

4．4 行星架对模态的影响

4．5 减振、均载措施

4．6 本章小结

5 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果