变厚齿轮传动系统非线性振动特性研究

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1、硕士学位论文变厚齿轮传动系统非线性振动特性研究STUDYONTHENONLINEROSILLATIONSOFBEVELOIDGEARSYSTEM孙建华哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TH113.1学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文变厚齿轮传动系统非线性振动特性研究硕士研究生：孙建华导师：温建民副教授申请学位：工学硕士学科：机械电子工程所在单位：船舶与海洋工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TH113.1U.D.C:621DissertationfortheMaste

2、rDegreeinEngineeringSTUDYONTHENONLINEROSILLATIONSOFBEVELOIDGEARSYSTEMCandidate：SunJianhuaSupervisor：AssociateProf.WenJianminAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechatronicEngineeringAffiliation：SchoolofNavalArchitectureandOceanEngineeringDateofDefence：June,2015Degree

3、-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要目前，由于与平行轴变厚齿轮的非线性振动理论相关的研究比较少，所以本文对平行轴变厚齿轮非线性振动特性进行研究，可以为变厚齿轮在实际应用中减小振动和噪声提供理论研究基础。由于齿轮系统的动态激励是产生齿轮振动和噪声的主要原因，所以本文在建立模型时考虑了齿轮的时变啮合刚度、传动误差和齿侧间隙等非线性因素。变厚齿轮的刚度激励是时变性的，本文采用石川公式对刚度激励进行分析，然后展开成傅里叶级数形式；分析误差激励和齿侧间隙形成原因，将齿侧间隙拟合

4、为多项式形式便于计算。在轻载运行时，本文将平行轴变厚齿轮振动系统简化为扭转振动动力学模型，并且用多尺度法对纯扭转动力学模型进行解析法分析，得到系统在内部激励、参数激励和外部激励作用下的主共振、谐波共振和组合共振等的一阶稳态近似解和频率响应方程。根据频率响应方程定量分析了静态载荷、阻尼等参数对系统的谐波共振幅值和激励频率的影响作用规律。结合数值法分析变厚齿轮振动系统的稳态响应，并且绘制主共振、超谐波共振的时间—位移曲线、相平面曲线。对系统进行扫频分析，绘制扫频曲线，并对其结果进行分析。在中载或重载运行时，因为变厚齿轮有小的倾角，会产生一定的轴向分力，所以需要建立考虑有

5、轴向振动、横向弯曲振动以及扭转振动的平行轴变厚齿轮系统动力学分析模型，运用多尺度法对平行轴变厚齿轮系统的谐波共振频率因子进行分析。采用数值法求解其稳态响应，得到在齿轮的不同转速下，沿啮合线方向的扫频曲线，并分析其结果。关键词：变厚齿轮；多尺度法；非线性振动；数值法；解析法-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractUptonow,onlyfewresearchesaimatthetheoryofnonlinearvibrationofbeveloidgearswithparallelaxes.Thepapermainlyfocusesonthenonline

6、arvibrationpropertyofthem.Thepapercouldfinallyprovidethetheoreticalfoundationofthereductionofvibrationaswellasnoiseintherealapplicationofbeveloidgears.Asthedynamicexcitationofthegearsystemisthemainreasonofvibrationandnoise,thetime-varyingstiffness,transmissionerrorandbacklashhavebeenco

7、nsideredinthemodel.Stiffnessexcitationofgearsistime-varying.Time-varyingmeshstiffnessismadebyIshikawaformula,thenexpandedintotheformofFourierseries.Thepapermakestime-varyingmeshstiffnessparametric,andanalyzestheformingreasonoferrorexcitationandbacklash.Backlashcanbeeasilycalculatedby