【摘要】：課題來源于國家“十一五”科技支撐計劃“高速、重載、精密機械傳動系統(tǒng)共性關鍵技術研究”(2006BAF01B07-01)。齒輪傳動是極其重要的機械傳動形式，廣泛應用于制造裝備業(yè)的各個領域，其動態(tài)特性和振動噪聲水平是重要的性能評價指標，直接影響相關產(chǎn)品品質(zhì)。齒輪傳動的動態(tài)特征一方面由系統(tǒng)所固有的動力學性能決定，另一方面則是由不同的激勵因素下形成的不同動態(tài)響應表現(xiàn)出來。因此，從不同激勵因素角度出發(fā)，探討齒輪傳動的動態(tài)激勵-系統(tǒng)特性-響應特征關系才具有實際意義，這對于把握齒輪傳動系統(tǒng)動力學設計本質(zhì)，指導低振動低噪聲的齒輪傳動產(chǎn)品開發(fā)具有重要的理論和工程實用價值，對提升我國制造裝備業(yè)的整體水平具有積極的促進作用。 本文主要從齒輪傳動激勵因素入手，以實際工程產(chǎn)品為研究載體，基于摩擦學、機械動力學，以理論分析、數(shù)值仿真、虛擬樣機、實驗驗證為手段，對齒輪傳動系統(tǒng)中相關的動態(tài)特性和減振降噪方法開展研究。研究內(nèi)容主要包括： ①從齒面摩擦因素激勵出發(fā)，基于不同齒輪摩擦模型獲得時變摩擦系數(shù)分布特征，建立計及齒面時變摩擦力影響，同時考慮嚙合剛度時變性的六自由度精確動力學模型，利用Runge-Kutta法進行數(shù)值仿真，分析了不同齒面微觀特征下齒面摩擦因素對系統(tǒng)的動態(tài)激勵及其對嚙合線方向動傳動誤差的影響，并通過實驗對結論進行了驗證，明確了齒面摩擦激勵對齒輪傳動的動態(tài)特征的影響規(guī)律。 ②從嚙合線方向傳動誤差因素激勵出發(fā)，討論了齒輪傳動誤差計算的薄片理論并基于有限元方法進行了驗證，以某機械式變速箱為研究載體，建立耦合動力學仿真模型，計算了固有模態(tài)頻率和振型，分析了二檔檔位齒輪和主減齒輪傳動誤差激勵下的模態(tài)柔度，獲得了各軸承軸承力的動態(tài)響應以及箱體表面加速度響應；以齒輪傳動誤差為目標，應用遺傳算法對檔位齒輪的齒廓修形方案進行優(yōu)化，并通過敏感性分析驗證了優(yōu)化后齒廓的傳動誤差對制造公差的穩(wěn)健性，最終獲得了從傳動誤差激勵入手的減振降噪解決方案。 ③從齒輪非線性拍擊激勵出發(fā)，研究齒輪傳動由齒輪側隙形成的拍擊振動的動力學特性，，先從單齒對拍擊研究入手，利用集中參數(shù)法建立考慮齒輪側隙、離合器多級剛度、拖曳力矩和載荷波動影響的非線性扭轉振動動力學模型，利用數(shù)值仿真方法考察了多參數(shù)影響下的拍擊動態(tài)特征，分析了拍擊強度和拍擊門檻值；最后建立了某五檔機械式變速箱的拍擊動力學仿真模型，評價了驅(qū)動工況下各檔位的拍擊強度，基于臺架實驗對仿真結果進行了驗證，為控制齒輪傳動中的拍擊振動提供有益參考。 ④從多個齒輪嚙合激勵信號的相位調(diào)制現(xiàn)象出發(fā)，研究了齒輪行星輪系中存在的非對稱邊帶頻特征和形成機理，建立了行星輪系調(diào)制邊帶頻分析模型，探討了行星輪系的齒數(shù)、嚙合相位等基本參數(shù)以及激勵階次對邊帶頻特征的影響，獲得可以根據(jù)已知參數(shù)預估行星輪系邊帶頻特征的通用判定方法，并通過這種方法來改善由非對稱邊帶頻引起的噪聲問題，最后在實際工程設計中，利用實驗驗證了該方法的有效性。 ⑤針對某開發(fā)中的手動變速箱開展動力學實驗研究，分別搭建了傳動誤差和動態(tài)特性測試平臺，比較檔位齒輪傳動誤差的仿真和實驗結果較為吻合，獲得變速箱不同工況下的固有特性和動態(tài)響應，基于階次跟蹤方法分析了主要的振動成分，對比了仿真與實驗以及傳動誤差優(yōu)化前后的結果，驗證了從傳動誤差激勵入手減小振動噪聲的有效性。
【圖文】：

的意義一五”科技支撐計劃課題“高速、重載、精密機械傳動BAF01B07-01)。齒輪傳動是極其重要的傳動形式，被廣個領域。開發(fā)低振動低噪聲、動態(tài)性能優(yōu)良的齒輪傳動題。包括齒輪副、傳動軸、軸承、箱體等多個組件的復雜結力學研究主要集中在三個方面：參數(shù)激勵（時變剛度、面摩擦等）、系統(tǒng)固有特性（模態(tài)、振型、阻尼）、動態(tài)系架構如圖 1.1 所示。加速度噪聲軸齒輪OLOALOA齒輪箱體振動邊帶頻噪聲空氣振動

2 齒輪摩擦激勵的動力學特性研究力除引起齒輪沿垂直嚙合線方向平移振動，還會形成齒面潤滑不良或齒面出現(xiàn)微損傷時，摩擦力激勵成為的重要因素。齒面摩擦激勵因為摩擦力臂、摩擦系數(shù)齒嚙合形成相互影響，其動力學行為復雜，有必要精機理，及其對齒輪系統(tǒng)動態(tài)特性的影響。建立計及齒面摩擦力影響的六自由度動力學精確模型齒面摩擦系數(shù)等時變特征，并將討論齒輪潤滑模型中聯(lián)。通過 4-5 階變步長 Runge-Kutta 法進行數(shù)值仿真，起的齒輪振動特性變化，并利用實驗進行驗證。模型的建立
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TH132.41

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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相關博士學位論文 前1條

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本文編號：2668652