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斜齿行星传动动力学研究

杨通强  
【摘要】:由于具有传动比大、结构紧凑、效率高、承载能力大、传动平稳等诸多优点,行星齿轮传动在飞机、舰船、汽车和各种工程机械中得到了广泛的应用。对行星齿轮传动系统进行深入的动力学研究,剖析振动机理,提出相应的改进措施,设计具有优良动态性能的行星齿轮装置,对机械工业的发展具有重要意义。本论文围绕斜齿行星传动系统的动态特性分析这一专题,开展了相关研究。总结全文,主要内容如下: 建立了系统的弹性动力学精细化模型。计入了系统每个构件的三个平移自由度和三个扭转自由度,计入了所有陀螺项,同时还考虑了时变刚度、几何偏心误差、质量偏心误差、行星轮轴位置偏差、齿形误差等激励因素。 系统深入地分析了斜齿行星传动系统固有振动特性及其对参数的敏感度。揭示出系统振型可被归为三种基本模式:轴向平移-扭转振动模式、径向平移-扭摆振动模式和行星轮振动模式,分析了各种振动模式的振型特点。并进一步分析了系统固有特性对支承刚度和构件惯性参数的敏感度。 建立了基于复模态分析的非对称系统微分方程的封闭解法,该方法除具有实模态封闭解法计算速度快、精度高的优点外,还可以求解由于含有非经典阻尼项而无法用实模态进行解耦的系统方程,及含有非对称矩阵(如陀螺矩阵)的系统方程。 深入地研究了部分减振及均载措施:中心构件浮动及行星轮偏心相位调谐等。从理论上阐明了行星轮偏心误差的选配及相位调整对系统振动的影响机理,总结了其影响规律,进行了仿真验证。得到结论:工程实际中,可以根据本文所总结规律选择适当的系统参数,以达到提高传递精度或降低噪声的目的。 推导建立了基于级数解法的系统稳态响应参数敏感度分析方法。相对于现有的差分法和直接微分法,该方法不但减少了计算量,而且可以直接得到不同频域响应的敏感度,有利于进行状态监测和故障诊断。


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