基于矩阵摄动法的行星轮系振动灵敏度分析及优化设计

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1、中图分类号：TH132论文编号：102870515-S161学科分类号：080203硕士学位论文基于矩阵摄动法的行星轮系振动灵敏度分析及优化设计研究生姓名姜慧卉学科、专业机械设计及理论研究方向机械CAD及自动化指导教师鲍和云副教授南京航空航天大学研究生院机电学院二О一五年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectricalEngineeringVibrationSensitivityAna

2、lysisandOptimizationDesignofPlanetaryGearTrainbasedonMatrixPerturbationTheoryAThesisinMechanicalEngineeringbyJiangHuihuiAdvisedbyAssociateProf.BaoHeyunSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2015承诺书本人声明所呈交的博/硕士学位论文是本人在导师指

3、导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了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，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要功率分流型行星齿轮传动系统包含差动级行星轮系和封闭星型轮系，具有结构紧凑、传动比大、功率分支较多、承载能力强、运动平稳等优点

4、，因此得到了非常广泛的应用。但其振动和噪声问题的研究也得到越来越多的关注，这不仅关系到系统能否保持自身的动态特性，更能避免重大事故的发生。本文基于集中质量理论，建立了功率分流型行星齿轮传动系统的动力学模型。采用Romax软件计算了齿轮副的啮合刚度及构件的扭转刚度。推导了齿轮副间的相对位移，计算了齿轮副的啮合力，推导了系统的动力学运动微分方程，求解并分析了系统的固有频率和振型。采用结构振动分析的矩阵摄动理论研究了系统固有频率对刚度参数小扰动的灵敏度。为确保矩阵摄动法求解的正确性，将矩阵摄动法的分析结果与求导法分析结果进行对比，结

5、果表明矩阵摄动法相对于求导法更精确简便。采用矩阵摄动理论研究了系统固有频率对质量参数小扰动的灵敏度。根据灵敏度分析的结果，修改系统的基本参数可使结构的固有频率远离激励频率，避免共振的发生。采用傅里叶级数法求解了系统的动力学模型，得到了齿轮副沿啮合线方向的振动加速度。建立了功率分流型行星齿轮传动系统的动力学优化设计数学模型，以一个啮合周期内齿轮副沿啮合线上的振动加速度均方根的平均值最小为优化目标进行了动力学优化设计。基于MATLAB的GUI开发环境，开发了一套功率分流型行星齿轮传动系统的灵敏分析及其动力学优化设计的软件。关键词：

6、行星轮系，固有特性，矩阵摄动法，灵敏度分析，动力学优化I基于矩阵摄动法的行星轮系振动灵敏度分析及优化设计ABSTRACTPowersplitplanetarygeartransmissionsystemcontainsdifferentialplanetarygeartrainandencasedplanetarygeartrain.Itiswidelyusedduetotheadvantagessuchascompact-size,largetransmissionratio,morepowerbranchs,strongc

7、arryingcapacityandsoon.Meanwhile,thevibrationandnoiseofthesystemgetmoreandmoreattentioninordertokeepthedynamicpropertyofthesystem.Thedynamicmodelofthepowersplitplanetarygeartransmissionsystemwasestablishedbasedonthelumpedmassmethod.Themeshingstiffnessofthegearpairan

8、dthetorsionalstiffnessofthefloatingcomponentwerecalculated.Therelativedisplacementsinthemeshinglinewerederived,andthemeshingforcewascalcul