單級(jí)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)非線性動(dòng)力特性分析.pdf

1、齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)以其結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)平穩(wěn)、傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用到各大機(jī)械設(shè)備當(dāng)中。隨著現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)的快速發(fā)展，人們對(duì)齒輪系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能有了更高的要求。深入研究齒輪系統(tǒng)在多種非線性因素下的動(dòng)力學(xué)行為，分析齒輪系統(tǒng)振動(dòng)的產(chǎn)生機(jī)理和變化規(guī)律，為設(shè)計(jì)制造小振動(dòng)、低噪聲、高可靠性、高傳遞性能的齒輪系統(tǒng)提供理論依據(jù)。本文以某車輛系統(tǒng)中使用的單級(jí)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)為研究對(duì)象，以振動(dòng)理論為基礎(chǔ)，綜合考慮系統(tǒng)在多個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)情況，分別建立3自由度單

2、級(jí)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)軸-扭耦合力學(xué)模型和考慮齒面時(shí)變摩擦的5自由度彎-扭-軸耦合力學(xué)模型，利用數(shù)值法對(duì)其求解，通過計(jì)算系統(tǒng)局部分岔圖、相圖、Poincaré截面圖、最大Lyapunov指數(shù)、FFT頻譜圖、幅值云圖和位移-時(shí)間映像圖等，分析系統(tǒng)在單參數(shù)變化和多參數(shù)耦合時(shí)的動(dòng)力學(xué)行為。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴針對(duì)分段線性齒側(cè)間隙函數(shù)進(jìn)行高次擬合，得到連續(xù)光滑的齒側(cè)間隙函數(shù)表達(dá)式。結(jié)合斜齒輪的傳動(dòng)特點(diǎn)，采用不同齒側(cè)間隙函數(shù)對(duì)軸-扭

3、耦合系統(tǒng)的混沌分岔特性和振動(dòng)特性進(jìn)行分析對(duì)比，定性地證明對(duì)分段線性齒側(cè)間隙函數(shù)進(jìn)行高次擬合的合理性。⑵考慮重合度對(duì)系統(tǒng)的影響，劃分單、雙齒嚙合時(shí)間?；贐uckingham的半經(jīng)驗(yàn)公式，根據(jù)摩擦學(xué)原理，推導(dǎo)計(jì)算斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)齒面摩擦系數(shù)隨嚙合點(diǎn)變化的計(jì)算式，結(jié)合齒輪嚙合原理，對(duì)齒面摩擦系數(shù)隨嚙合點(diǎn)變化的趨勢(shì)進(jìn)行分析。⑶建立考慮齒面時(shí)變摩擦的單級(jí)斜齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)彎-扭-軸耦合力學(xué)模型，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程進(jìn)行無量綱化處理，并對(duì)其進(jìn)行數(shù)值求解

4、。分析系統(tǒng)混沌分岔特性，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)隨嚙合頻率變化多處存在邊界畸變現(xiàn)象；結(jié)合系統(tǒng)最大幅值云圖和幅頻特性疊加圖進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，邊界畸變導(dǎo)致齒輪系統(tǒng)振動(dòng)幅值跳躍甚至出現(xiàn)強(qiáng)共振響應(yīng)。⑷選擇不同的扭轉(zhuǎn)力矩、齒側(cè)間隙等值，計(jì)算系統(tǒng)在Ω~h k和Ω~εh參數(shù)平面上的幅值云圖，分析系統(tǒng)在參數(shù)耦合作用下的振動(dòng)特性，得到多個(gè)參數(shù)耦合變化時(shí)系統(tǒng)振動(dòng)失穩(wěn)的參數(shù)區(qū)域。發(fā)現(xiàn)在扭矩、剛度波動(dòng)、嚙合頻率相互耦合時(shí)，系統(tǒng)存在多處幅值跳躍現(xiàn)象和強(qiáng)共振響應(yīng)。隨著扭矩的增大，系統(tǒng)對(duì)