变齿厚行星传动系统多因素耦合动力学特性研究

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2KH行星齿轮相较于其它行星齿轮传动方式结构更简单、适用范围更广,在工程中获得了广泛的应用。随着船舶性能的不断提高,人们对齿轮传动系统性能要求越来越高。行星齿轮系统内部各激励因素间存在着复杂的耦合关系,系统设计参数的微小变动可能导致动力学响应发生复杂的变化。因而,有必要研究变齿厚2KH行星齿轮系统设计参数变动对其动力学响应的影响。本文建立考虑摩擦因素的变齿厚2KH动力学模型,从振动强度、均载特性、运动稳定性三个方面分别研究行星齿轮系统参数变动对其动力学响应的影响。总结各个参数的变化对行星齿轮传动系统性能的影响,从所研究的三个方面为实际工程中行星齿轮传动系统的设计工作提供参考。本文运用集中参数法分别建立变齿厚2KH行星齿轮平移-扭转耦合模型和弯-扭-轴耦合模型。在这些模型建立的过程中,综合考虑了轮齿啮合时变刚度、齿侧间隙、齿面摩擦、静传递误差等对齿轮系统动力学响应具有重要影响的因素。以建立的模型为基础,借助Lagrange方程推导了行星齿轮动力学方程,并将方程组进行坐标变换和无量纲化处理。求解建立的行星齿轮弯-扭-轴耦合动力学方程,获得振动响应时域图和激励-位移图。以振动位移幅值作为衡量系统振动强度的指标,综合研究了啮合副静传递误差、载荷大小、载荷波动程度等参数变化对系统振动强度的影响。寻找振动强度对相应参数变化较为敏感的参数区间,为工程实际中采用经济有效的减振措施提供参考。定义行星齿轮传动系统均载系数的基础上以其作为评价所研究系统均载性能的指标。求解系统弯-扭-轴耦合动力学方程,通过计算得出整个系统各个齿轮啮合副间的动态啮合力,计算各个啮合副的均载系数,最后通过对比取各个啮合副均载系数的最大值作为系统均载系数。对比各种参数组合计算出的均载系数,寻找最有利于系统均载的参数组合区间。求解平移-扭转动力学方程,求得系统的动力学响应,通过绘制系统分岔图,特定工况的相图、Poincare图研究转速、阻尼、传递功率等参数变化对系统运动稳定性的影响。总结了各参数变动时系统出现运动分岔及进入拟周期、混沌等复杂运动状态的参数区间,为实现系统的运动稳定提供建议。
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