考慮制造誤差的人字齒行星傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性及動(dòng)態(tài)均載研究.pdf_第1頁(yè)
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1、行星齒輪傳動(dòng)(PGT)具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比大、承載能力高等優(yōu)點(diǎn)。行星齒輪傳動(dòng)通常由直齒、斜齒或人字齒等齒形組成。與直齒、斜齒行星齒輪傳動(dòng)相比,人字齒行星齒輪傳動(dòng)(HPGT)具有更高重合度、較小的軸向力、更高功率密度等優(yōu)點(diǎn),已被應(yīng)用于核電、風(fēng)電、起重機(jī)械等重載傳動(dòng)領(lǐng)域,在地下開(kāi)采、掘進(jìn)裝備、航空航天等領(lǐng)域也有很好的應(yīng)用前景。然而,由于人字齒行星齒輪傳動(dòng)較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式,其動(dòng)力學(xué)建模求解較為困難,目前針對(duì)這種傳動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特性研究還很少。本

2、文結(jié)合課題組承擔(dān)的國(guó)家973計(jì)劃等課題的研究任務(wù),以實(shí)現(xiàn)人字齒行星齒輪傳動(dòng)的高承載和低振動(dòng)為目標(biāo),較為深入地研究了人字齒行星齒輪傳動(dòng)動(dòng)力學(xué)特性、動(dòng)態(tài)均載特性,深入分析了制造誤差對(duì)上述特性的影響規(guī)律,對(duì)人字齒行星齒輪傳動(dòng)的理論研究和工程應(yīng)用具有重要意義。具體研究?jī)?nèi)容如下:
  (1)基于人字齒輪結(jié)構(gòu)特點(diǎn),建立了人字齒行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)彎-扭-軸向耦合的集中參數(shù)動(dòng)力學(xué)模型,推導(dǎo)了其運(yùn)動(dòng)微分方程及其矩陣形式。模型中綜合考慮了各齒輪齒廓誤差

3、、各構(gòu)件偏心誤差、時(shí)變嚙合剛度、軸承支撐剛度、嚙合相位及構(gòu)件陀螺效應(yīng),不僅計(jì)入了系統(tǒng)各構(gòu)件的橫向振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng),還考慮了制造誤差引起的軸向振動(dòng)。分析推導(dǎo)了人字齒行星齒輪傳動(dòng)各構(gòu)件的制造誤差、時(shí)變嚙合剛度、行星輪嚙合相位等主要激勵(lì)的計(jì)算公式。為傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性和均載特性的研究奠定了基礎(chǔ)。
  (2)由第二章提出的系統(tǒng)耦合動(dòng)力學(xué)模型得到了用于固有特性分析的無(wú)阻尼自由振動(dòng)方程,通過(guò)求解其對(duì)應(yīng)的特征值問(wèn)題分析了系統(tǒng)的固有頻率、模態(tài)振型及

4、其振型特點(diǎn),歸納了系統(tǒng)振動(dòng)模式。為了更全面準(zhǔn)確地揭示人字齒行星齒輪傳動(dòng)的固有特性,用模態(tài)能量方法推導(dǎo)了系統(tǒng)的模態(tài)應(yīng)變能和模態(tài)動(dòng)能的計(jì)算公式,研究了不同振動(dòng)模式的模態(tài)應(yīng)變能和模態(tài)動(dòng)能的分布規(guī)律。在此基礎(chǔ)上研究了嚙合剛度和支承剛度對(duì)人字齒行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)固有頻率的影響。
  (3)由第二章建立的系統(tǒng)耦合動(dòng)力學(xué)模型得到了人字齒行星傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型,基于此模型,采用數(shù)值積分法分別求解分析了運(yùn)行工況下人字齒行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)響應(yīng),包括

5、各主要構(gòu)件在各自由度方向上的振動(dòng)位移、振動(dòng)速度、振動(dòng)加速度、動(dòng)態(tài)嚙合力、動(dòng)態(tài)軸承力等,研究了系統(tǒng)時(shí)變嚙合剛度等內(nèi)部激勵(lì)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的影響規(guī)律。
  (4)基于考慮制造誤差的人字齒行星傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型,分別求解分析了不同制造誤差(如各構(gòu)件制造偏心誤差、各齒輪齒廓誤差)影響下的人字齒行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)響應(yīng),并通過(guò)與第四章沒(méi)有制造誤差的系統(tǒng)各構(gòu)件動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的對(duì)比,從時(shí)域和頻域角度討論了不同制造誤差對(duì)人字齒行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)

6、響應(yīng)特性的影響規(guī)律。
  (5)基于動(dòng)力學(xué)響應(yīng)分析得到的人字齒行星齒輪傳動(dòng)的動(dòng)態(tài)嚙合力,計(jì)算了傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)均載系數(shù),研究了不同浮動(dòng)方式下系統(tǒng)各構(gòu)件誤差對(duì)動(dòng)力學(xué)均載特性的影響。研究了工況參數(shù)(輸入轉(zhuǎn)速、輸入扭矩)、物理及幾何參數(shù)(中心構(gòu)件支撐剛度、行星輪個(gè)數(shù))對(duì)系統(tǒng)均載特性的影響。提出了人字齒行星齒輪傳動(dòng)浮動(dòng)構(gòu)件浮動(dòng)量的計(jì)算方法,分析了不同浮動(dòng)方式下構(gòu)件浮動(dòng)量與制造誤差之間的關(guān)系,研究了工況參數(shù)、物理及幾何參數(shù)對(duì)構(gòu)件浮動(dòng)量的影響

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