含hertz接触阻尼的直接齿轮非线性动力学响应研究

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1、万方数据中图分类号理!三2UDC33硕士学位论文学校代码!Q堇三三密级公开含Hertz接触阻尼的直齿轮非线性动力学响应研究NonlineardynamicresponseofaspurgearpairwithHertzcontactdamping作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)指导教师：副指导教师：吴丽娟机械工程齿轮动力学机电工程学院唐进元教授陈思雨讲师论文答辩日期皇咝答辩委员会主席l立籀，笼>中南大学2014年5月万方数据JIUlIIIIIIIlUlIIIIIIIIIIIIIf学位论文原创性声明

2、Y2687555本人郑重声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。作者签名：逊亟日期：2盟L年』月旦日学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留

3、并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅；学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其它手段保存和汇编本学位论文。保密论文待解密后适应本声明。作者签名：导师签名日期：型年』月L日万方数据含Hertz接触阻尼的直齿轮非线性动力学响应研究摘要：齿轮传动系统广泛运用于动力和运动传递装置，如航空、汽车、船舶、风电、铁路等工业领域。齿轮传动系统的振动、噪音及传递动力平稳性研究成为一个关键、热点问题。本文建立了考虑非线性Hertz接触阻尼的直

4、齿圆柱齿轮传动系统动力学模型，该模型同时包含间隙、时变刚度、静态传递误差等非线性因素。基于数值仿真算法对比分析非线性Hertz接触阻尼模型(NSD)与广泛使用的Kelvin-Voigt模型(KV)的动力学响应，并研究不同的恢复阻尼系数模型及NSD模型非线性动力学响应。本文将静态传递误差激励与轮齿侧隙耦合，得到的非线性动力学响应可以直观地与实验传递误差响应进行对比。主要研究内容为：(1)以直齿圆柱齿轮为研究对象，建立包含真实时变啮合刚度、真实误差激励、齿侧间隙、非线性冲击阻尼的齿轮传动系统动力学模型，区分系统在

5、不同相对位移情况下系统出现冲击的三种情形，接触力的计算，迟滞阻尼效应和冲击过程中能量损耗，对动力学方程进行量纲～化处理得到系统运动微分方程。(2)针对所建立的含非线性Hertz接触阻尼的齿轮动力学模型，在该模型的基础上进行简化得到经典的KV齿轮动力学模型。运用龙格一库塔数值法求解系统时域响应、频域响应、分岔和混沌响应。在重载条件下，两种系统都比较稳定，系统响应以单周期解为主。随着系统参数的变化，齿轮传动系统中出现倍周期分岔现象。系统稳定性随着载荷的降低也随之降低，容易出现混沌。在低速条件下，两种接触力模型的动

6、力学响应不存在差异。在高速条件下，KV模型的周期性窗口比NSD模型的周期性窗口小。(3)轮齿接触过程中能量损耗通常表述为阻尼耗散的形式。本文针对现有研究中出现的五种不同的恢复系数函数，分析采用不同恢复系数函数的齿轮动力学模型的时域响应曲线、接触力响应曲线和频谱图随参数变化的响应特征，给出了转速对系统动力学响应的影响规律，得到随系统参数变化的分岔响应曲线。(4)将静态传递误差按照定义表示成位移激励，避免轴频分量被忽略。研究表明，系统响应以轴频分量为主，并出现倍频响应。在低速条件下，系统出现啸叫。随着载荷的增加，

7、系统响应幅值降低，并随转速的增加也相应降低。万方数据(5)基于LMS测试系统，对测试数据进行分析得到系统动态传递误差曲线和频谱图，与理论分析结果吻合，验证了理论分析的正确性。图53幅，表8个，参考文献64篇。关键词：直齿轮；冲击；非线性阻尼；静态传递误差；分岔分类号：THl32万方数据NonlineardynamicresponseofaspurgearpairwithHertzcontactdampingABSTRACT：GeartransmissionsystemiSwidelyadoptedinpowe

8、randmotiontransmissionequipments，suchastheengineeringfieldsofaviationandaircraRs，automobiles，ships，windturbinesandrailways．111edynamicmodelofspurgeartransmissionsystemisestablishedwithnonlinearHertzcon