单级斜齿圆柱齿轮传动系统非线性动力特性分析

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1、’＊，中图分类号；ＴＨ１３２．４密级；公开ＵＤＣ本校编号：：菊＾交這义＃硕±学位论文■ｉ级斜请圆柱齿轮传动系统论文题目：单ｊ非线＊陸动为特１性分析０２１２３０１研究生妓名：：康博强学号向－学校指导教师姓名：苟锋职称：教授申请学位等级：工堂踊去专业：机疏制造及其自动化论文提交日期：２（１１５．０４论文答辩日期；２０１５．０６独创性声刚本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的硏巧工作和取得的研究成果，除了文中特別加

2、Ｗ标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，化不包含获得兰州交通大学或巧他教育机构的学位或祀书而使用过的材料。与我一同Ｘ作的同志对本研究所做的任何贡献均ｄ在迟文中作了叨确的说明并巧巧了谢意。＂。／学位论义作者藉名：豁宁七期（＾＾娃：別牌月／口含苯学位论文版权使用授权书本学位论义作冉亢Ａ／解兰州巧通大学巧关保留、化Ｗ学位论文的规定。特巧权兰州交通大学可Ｗ将学位论义的全部诚部分内容编入巧义数据巧进行检索，并采用影印、缩印或ｈ描等狂制乎段保存、汇编Ｗ供查阅和借阅。同蟲学校向Ｎ隶巧关

3、部ｎ或化构送交论文的錠印件和磁盘。（保密的学位论文化解皆后适用说明）本巧化＇义者盤名：：学化论作诗师综名材维若足博時Ｊ－。／签：宁曰期（月Ｈ窺Ｈ：ｂａｌ年＾节期度ｈ｝／如会肿／又硕士学位论文单级斜齿圆柱齿轮传动系统非线性动力特性分析AnalysisofNonlinearDynamicCharacteristicsofSingle-stageHelicalGearSystem作者姓名：康博强学科、专业：机械制造及其自动化学号：0212301指导教师：苟向锋教授完成日期：2015.04兰州交通大学L

4、anzhouJiaotongUniversity兰州交通大学硕士学位论文摘要齿轮传动系统以其结构紧凑、传动平稳、传动效率高等优点，被广泛应用到各大机械设备当中。随着现代机械工业的快速发展，人们对齿轮系统的动态性能有了更高的要求。深入研究齿轮系统在多种非线性因素下的动力学行为，分析齿轮系统振动的产生机理和变化规律，为设计制造小振动、低噪声、高可靠性、高传递性能的齿轮系统提供理论依据。本文以某车辆系统中使用的单级斜齿圆柱齿轮传动系统为研究对象，以振动理论为基础，综合考虑系统在多个方向上的运动情况，分别建立3自由度单级斜齿圆柱齿轮传动

5、系统轴-扭耦合力学模型和考虑齿面时变摩擦的5自由度弯-扭-轴耦合力学模型，利用数值法对其求解，通过计算系统局部分岔图、相图、Poincaré截面图、最大Lyapunov指数、FFT频谱图、幅值云图和位移-时间映像图等，分析系统在单参数变化和多参数耦合时的动力学行为。主要内容如下：针对分段线性齿侧间隙函数进行高次拟合，得到连续光滑的齿侧间隙函数表达式。结合斜齿轮的传动特点，采用不同齿侧间隙函数对轴-扭耦合系统的混沌分岔特性和振动特性进行分析对比，定性地证明对分段线性齿侧间隙函数进行高次拟合的合理性。考虑重合度对系统的影响，划分单、

6、双齿啮合时间。基于Buckingham的半经验公式，根据摩擦学原理，推导计算斜齿圆柱齿轮传动系统齿面摩擦系数随啮合点变化的计算式，结合齿轮啮合原理，对齿面摩擦系数随啮合点变化的趋势进行分析。建立考虑齿面时变摩擦的单级斜齿轮传动系统弯-扭-轴耦合力学模型，对系统运动方程进行无量纲化处理，并对其进行数值求解。分析系统混沌分岔特性，发现系统随啮合频率变化多处存在边界畸变现象；结合系统最大幅值云图和幅频特性叠加图进一步发现，边界畸变导致齿轮系统振动幅值跳跃甚至出现强共振响应。最后，选择不同的扭转力矩、齿侧间隙等值，计算系统在Ω~k和Ωε

7、~参数平面hh上的幅值云图，分析系统在参数耦合作用下的振动特性，得到多个参数耦合变化时系统振动失稳的参数区域。发现在扭矩、刚度波动、啮合频率相互耦合时，系统存在多处幅值跳跃现象和强共振响应。随着扭矩的增大，系统对应的强共振幅值随之增大，而系统发生不稳定振动的参数区间明显减小；随着扭矩的增大，系统发生不稳定振动的位置有所提前。通过计算系统位移-时间映像图，分析系统随啮合时间和啮合频率的变化，系统振动渐变失稳的变化过程。关键词：斜齿轮；非线性动力学；齿侧间隙；齿面摩擦；参数耦合论文类型：应用研究-I-单级斜齿圆柱齿轮传动系统非线性动

8、力特性分析AbstractGeartransmissionsystemiswidelyusedinvariousmachineryandequipmentbecauseofitscompactstructure,smoothtransmission,hightr