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滑动轴承支撑的行星齿轮传动系统均载特性分析研究

作　者: 蔡黎明
导　师: 朱如鹏
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 齿轮 行星传动 啮合刚度 油膜刚度 静力学 动力学
分类号: TH132.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


现代工业机械系统绝大多数都包含齿轮传动装置,因此齿轮常被视为工业的象征,齿轮传动技术是工程界、科技界的基础技术之一。在行星齿轮传动动力学方面的研究仍主要关注非线性动力学,含有各种误差、啮合间隙、时变刚度等的建模分析及求解。本文主要研究了滑动轴承支撑的行星齿轮传动系统的均载特性,开发了该系统均载特性分析软件。首先,研究了行星齿轮传动系统均载的基本原理,建立了系统的静力学及动力学均载分析模型;计算了系统中的轮齿时变啮合刚度和径向滑动轴承油膜支撑刚度;确定了影响行星齿轮传动系统均载性能的各构件的制造和安装误差,推导了这些误差的当量啮合误差的计算公式。其次,根据所得的数学模型分析了啮合刚度、支撑刚度、构件质量以及转动惯量对系统固有频率和振型的影响。从静力学和动力学两个角度研究了行星齿轮传动系统的均载特性:计算了系统的静力学均载系数,分析了各误差对系统静力学均载系数的影响,比较了各误差对系统均载性能影响的大小;采用解析法中的傅里叶级数法和数值积分法中的龙格库塔法求解了系统微分方程,计算了系统的动力学均载系数,分析了啮合刚度、阻尼等参数对行星齿轮传动系统动力学特性的影响。最后,根据本文的理论分析的结果和实际的使用需求,开发了行星齿轮传动系统均载分析软件。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-14
第一章 绪论  14-18
  1.1 论文的选题背景  14-15
  1.2 行星齿轮传动特性研究的现状  15-16
  1.3 本文的研究内容  16-18
第二章 行星齿轮传动系统均载分析的建模  18-36
  2.1 引言  18-19
  2.2 行星齿轮传动系统的均载机理  19
  2.3 行星齿轮传动系统的建模  19-24
    2.3.1 行星齿轮传动系统静力学均载分析的建模  20-22
    2.3.2 行星齿轮传动系统动力学均载分析的建模  22-24
  2.4 齿轮时变啮合刚度  24-29
    2.4.1 轮齿部分变形计算公式  25-27
    2.4.2 基体变形计算公式  27-28
    2.4.3 局部接触变形计算公式  28-29
  2.5 滑动轴承支撑刚度计算  29-31
  2.6 行星齿轮传动系统的综合啮合误差  31-35
    2.6.1 由制造、安装误差引起的累积啮合误差  32-34
    2.6.2 由基本浮动构件引起的浮动啮合误差  34-35
  2.7 系统的阻尼  35-36
第三章 行星齿轮传动系统振动微分方程的求解  36-43
  3.1 引言  36-37
  3.2 系统的模态分析  37-38
  3.3 傅立叶级数法的求解过程  38-40
  3.4 龙格—库塔法求解过程  40-41
  3.5 动态啮合力的计算  41-43
第四章 行星齿轮传动系统的模态分析  43-56
  4.1 引言  43
  4.2 等效啮合刚度下的固有频率及振型  43-47
    4.2.1 等效外啮合刚度的影响  45-46
    4.2.2 等效内啮合刚度的影响  46-47
  4.3 其他物理参数对固有频率和模态的影响  47-56
    4.3.1 内齿圈扭转刚度的影响  47-48
    4.3.2 行星架轴承支撑刚度的影响  48-50
    4.3.3 内齿圈支撑刚度的影响  50-51
    4.3.4 太阳轮轴承支撑刚度的影响  51-53
    4.3.5 行星轮轴承支撑刚度的影响  53-54
    4.3.6 质量与转动惯量对固有频率和振型的影响  54-56
第五章 行星齿轮传动系统响应的分析  56-83
  5.1 引言  56
  5.2 行星齿轮传动系统静力学均载分析  56-61
    5.2.1 误差单独作用时系统的均载系数  57-58
    5.2.2 各误差独立变化时系统的均载系数  58-61
  5.3 行星齿轮传动系统动力学均载分析  61-79
    5.3.1 傅里叶级数法求解结果  61-67
    5.3.2 龙格-库塔数值积分法  67-79
  5.4 滑动轴承支撑的构件输出稳定性分析  79-83
    5.4.1 油膜稳定性  79
    5.4.2 稳定性分析  79-80
    5.4.3 失稳角速度的计算  80-83
第六章 行星齿轮传动系统均载分析的软件开发  83-91
  6.1 软件定义  83-84
    6.1.1 软件系统的开发环境  83-84
    6.1.2 均载分析软件的主要功能  84
  6.2 行星齿轮均载分析软件设计结构与界面  84-88
    6.2.1 行星齿轮均载分析软件  84-85
    6.2.2 图形用户界面设计  85-88
  6.3 应用实例  88-91
    6.3.1 均载计算  88
    6.3.2 动力学分析  88-91
第七章 总结与展望  91-92
  7.1 本文的主要工作和结论  91
  7.2 进一步的研究工作  91-92
参考文献  92-95
致谢  95-96
在学期间的研究成果及发表的学术论文  96

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械零件及传动装置 > 机械传动机构 > 啮合传动 > 齿轮及齿轮传动
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