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基于剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)模型的齒輪箱系統(tǒng)振動信號研究及實驗分析

發(fā)布時間:2017-07-31 13:09

  本文關(guān)鍵詞:基于剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)模型的齒輪箱系統(tǒng)振動信號研究及實驗分析


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【摘要】:汽車變速器主要有定軸輪系齒輪箱和行星輪系齒輪箱兩種,齒輪箱振動噪聲情況直接影響著汽車的舒適性。行星輪系齒輪箱和定軸輪系齒輪箱相比,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,振動信號頻譜也非常復(fù)雜。正常的行星齒輪系產(chǎn)生的振動信號表現(xiàn)出與故障定軸齒輪系相同的特性。進行正常以及各類典型故障情況下齒輪箱振動信號特征頻率的仿真分析,對齒輪箱的故障診斷工作具有重要的意義。論文主要研究結(jié)果如下:(1)進行齒輪箱多體動力學(xué)建模,采用CATIA三維建模軟件建立定軸齒輪箱和含3個行星輪的行星齒輪箱三維模型,運用LMS Virtual.lab軟件考慮齒輪箱實際連接關(guān)系,齒輪剛度、阻尼特性等建立齒輪箱多體動力學(xué)模型,通過對齒輪箱箱體進行柔性化處理,得到齒輪箱剛?cè)狁詈隙囿w動力學(xué)模型。(2)運用建立的定軸輪系齒輪箱剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)模型,針對不同故障類型進行振動響應(yīng)模擬計算,分析了其特征頻率成分。正常情況振動響應(yīng)只含有嚙合頻率及其倍頻;平穩(wěn)型故障下,振動響應(yīng)包括轉(zhuǎn)頻成分、以嚙合頻率及其倍頻為載波頻率、以轉(zhuǎn)頻及其倍頻為調(diào)制頻率的調(diào)制邊頻帶;沖擊型故障下,振動響應(yīng)包括以固有頻率和嚙合頻率及其倍頻為載波頻率、以轉(zhuǎn)頻及其倍頻為調(diào)制頻率的調(diào)制邊頻帶;復(fù)合型故障情況下,齒輪系統(tǒng)的振動響應(yīng)同時包括正常、平穩(wěn)型和沖擊型故障的振動特征。通過試驗測試和分析結(jié)果驗證了仿真分析的正確性。(3)對正常及存在典型故障的行星齒輪箱振動信號進行系統(tǒng)性地仿真分析。正常情況下的振動信號只在行星輪個數(shù)3的整數(shù)倍處頻率的幅值不為零,其他頻率處的幅值均為零;并且在嚙合頻率兩側(cè)存在對稱或非對稱的3倍行星架轉(zhuǎn)頻的調(diào)制邊頻帶;齒圈斷齒,振動響應(yīng)還包括以固有頻率和嚙合頻率及其倍頻為載波頻率、以3倍行星架轉(zhuǎn)頻及其倍頻為調(diào)制頻率的調(diào)制邊頻帶;太陽輪斷齒,也會激起齒圈的固有頻率,出現(xiàn)3倍太陽輪與行星架相對轉(zhuǎn)頻的頻調(diào)制邊頻帶;同時轉(zhuǎn)速的輕微波動,在嚙合頻率附近也會產(chǎn)生行星架轉(zhuǎn)頻及其倍頻的微弱調(diào)制成分。結(jié)合系統(tǒng)性的實驗分析驗證仿真計算的結(jié)果。
【關(guān)鍵詞】:齒輪箱 剛?cè)狁詈夏P?/strong> 調(diào)制 特征頻率
【學(xué)位授予單位】:華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2016
【分類號】:U463.212
【目錄】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-10
  • 第一章 緒論10-17
  • 1.1 課題來源10
  • 1.2 研究背景與意義10-11
  • 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
  • 1.3.1 齒輪箱振動建模與仿真研究現(xiàn)狀11-14
  • 1.3.2 齒輪箱振動機理研究現(xiàn)狀14-15
  • 1.4 問題的提出15-16
  • 1.5 主要研究內(nèi)容16-17
  • 第二章 齒輪傳動系統(tǒng)剛?cè)狁詈隙囿w動力學(xué)建模17-29
  • 2.1 多剛體動力學(xué)建模理論17-18
  • 2.2 定軸輪系齒輪箱多體動力學(xué)及剛?cè)狁詈辖?/span>18-22
  • 2.2.1 齒輪箱多剛體動力學(xué)建模18-19
  • 2.2.2 箱體柔性化19-20
  • 2.2.3 軸承剛度和阻尼20
  • 2.2.4 齒輪箱振動信號響應(yīng)模型20-22
  • 2.3 行星輪系齒輪箱多體動力學(xué)及剛?cè)狁詈辖?/span>22-27
  • 2.3.1 行星齒輪箱多剛體動力學(xué)建模22-23
  • 2.3.2 內(nèi)齒圈柔性化23-25
  • 2.3.3 齒輪箱振動信號響應(yīng)模型25-27
  • 2.4 齒輪箱運動學(xué)仿真27-28
  • 2.5 本章小結(jié)28-29
  • 第三章 定軸輪系齒輪箱振動信號仿真及實驗研究29-42
  • 3.1 定軸輪系齒輪箱振動信號仿真29-36
  • 3.1.1 正常狀態(tài)下齒輪振動信號仿真29-31
  • 3.1.2 平穩(wěn)型故障齒輪振動信號仿真31-33
  • 3.1.3 沖擊型故障齒輪振動信號仿真33-35
  • 3.1.4 復(fù)合型故障齒輪振動信號仿真35-36
  • 3.2 試驗驗證分析36-38
  • 3.2.1 正常齒輪箱振動響應(yīng)實驗36-37
  • 3.2.2 輸出齒輪偏心故障下的振動響應(yīng)實驗37-38
  • 3.3 汽車變速器實驗研究38-40
  • 3.4 本章小結(jié)40-42
  • 第四章 行星輪系齒輪箱振動信號仿真及實驗研究42-64
  • 4.1 行星齒輪系的嚙合剛度42
  • 4.2 行星齒輪箱振動信號仿真42-57
  • 4.2.1 正常情況下振動信號仿真43-49
  • 4.2.2 齒圈嚙合點間隔角度不相等情況振動信號仿真49-50
  • 4.2.3 齒圈出現(xiàn)斷齒故障振動信號仿真50-55
  • 4.2.4 太陽輪斷齒故障振動信號仿真55-57
  • 4.3 實驗分析57-62
  • 4.3.1 正常的行星齒輪箱實驗57-59
  • 4.3.2 太陽輪斷齒故障行星齒輪箱實驗59-62
  • 4.4 本章小結(jié)62-64
  • 結(jié)論與展望64-66
  • 參考文獻66-71
  • 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果71-72
  • 致謝72-73
  • 附件73

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本文編號:599297


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