基于集中参数模型齿轮传动系统振动仿真与实验研究

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1、工程硕士学位论文基于集中参数模型齿轮传动系统振动仿真与实验研究作者姓名钟伟楠工程领域车辆工程校内指导教师丁康教授校外指导教师徐仰汇总工程师所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2018年4月ResearchonVibrationSimulationandExperimentofGeartransmissionSystemBaseonLumpedParameterModelADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhongWeinanSupervisor：Prof.DingKangCTO.XuYanghuiSouthC

2、hinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TH113.1学校代号：10561学号：201521003116华南理工大学硕士学位论文基于集中参数模型齿轮传动系统振动仿真与实验研究作者姓名：钟伟楠指导教师姓名、职称：丁康教授、徐仰汇总工程师申请学位级别：工程硕士工程领域名称：车辆工程论文形式：ꇶ产品研发ꇶ工程设计□√应用研究ꇶ工程/项目管理ꇶ调研报告研究方向：车辆振动噪声测控技术及故障诊断论文提交日期：2018年4月12日论文答辩日期：2018年5月22日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：李巍华（教授）

3、委员：熊锐（教授）、丁康（教授）、叶志刚（高级工程师）、杨志坚（副教授）摘要在汽车工业中，齿轮变速器是车辆动力传输的重要部件。齿轮变速器的振动研究，有助于理解齿轮变速器的振动机理，为齿轮变速器的减振降噪和故障诊断提供理论支撑，具有重要的理论意义和工程应用价值。基于集中参数法，建立12自由度两级定轴齿轮传动系统动力学模型，对系统的振动响应特性进行研究。系统振动信号的耦合现象与系统的固有特性和输入转速有关，等效中间轴的刚度参数变化导致系统部分固有频率和对应振型发生改变，表现为系统振动信号耦合现象的强弱变化，两级定轴齿轮传动系统实验验证了仿真分析的正确性。当系统存在平稳型故障时，系统振

4、动信号除了啮合频率成分外，还存在故障齿轮转频，在故障齿轮的啮合频率两侧存在以故障齿轮转频为间隔的边频带；当系统存在冲击型故障时，系统振动信号除啮合频率成分外，系统共振区内还存在以故障齿轮转频为间隔的频带。基于集中参数法，建立18自由度行星齿轮传动系统动力学模型，对系统的振动响应特性进行研究。考虑力投影函数和传递路径函数，由动力学模型仿真分析了固定传感器位置处的振动响应信号：1)正常工况时在啮合频率阶次附近存在能被N（行星轮个数）整除的阶次成分，其两侧存在以N倍行星架转频阶次为间隔的边频带；2)太阳轮存在平稳型故障时，除正常工况下的阶次成分外，还在各啮合频率阶次附近存在以太阳轮绝对

5、转频阶次为间隔的边频带；3)太阳轮存在冲击型故障时，除正常工况下的阶次成分外，系统共振区存在两组脉冲序列阶次，组内间隔为太阳轮N倍相对转频阶次，两组序列的相邻阶次之间形成太阳轮冲击故障特殊阶次。通过传动比分别为4.95和6.18两套行星齿轮箱的太阳轮平稳型故障和太阳轮断齿故障模拟实验，验证了仿真结论的正确性。关键词：集中参数法；齿轮传动系统；振动响应；行星齿轮IAbstractIntheautomotiveindustry,thegeartransmissionisacrucialpartofvehiclepowertransmission.Studyonthevibration

6、ofthegeartransmissioncannotonlyhelpunderstandthevibrationmechanismofthegeartransmission,butalsoprovidetheoreticalsupportforthevibrationreduction,noisereductionandfaultdiagnosisofthegeartransmission.Ithasimportanttheoreticalsignificanceandengineeringapplicationvalue.Basedonthelumpedparameterme

7、thod,aof12-degree-of-freedomtwo-stagefixed-shaftgearingsystemdynamicmodelisestablished.Thevibrationresponsecharacteristicsofthesystemarestudied.Thecouplingphenomenonofsystemvibrationsignalsisrelatedtotheinherentcharacteristicsofthesystemandth