齿轮传动系统的非光滑分岔行为研究

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目齿轮传动系统的非光滑分岔行为研究作者姓名王兆龙学科专业控制理论与控制工程指导教师李海滨教授2015年5月中图分类号：O322学校代码：10216UDC：621.3密级：公开工学硕士学位论文齿轮传动系统的非光滑分岔行为研究硕士研究生：王兆龙导师：李海滨教授副导师：刘爽副教授申请学位：工学硕士学科专业：控制理论与控制工程所在单位：电气工程学院答辩日期：2015年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinControlTheoryandControl

2、EngineeringRESEARCHONNONSMOOTHBIFURCATIONOFGEARDRIVESYSTEMbyWangZhaolongSupervisor:ProfessorLiHaibinYanshanUniversityMay,2015燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《齿轮传动系统的非光滑分岔行为研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人

3、和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《齿轮传动系统的非光滑分岔行为研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解

4、密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要齿轮传动系统在工作过程中出现的非光滑振动行为会严重影响生产效率和产品质量，因此对齿轮传动系统振动行为的研究具有重要的现实意义。本课题以齿轮传动系统为研究对象，以非光滑特性为研究重点，分析齿侧间隙对齿轮传动系统非光滑动力学行为的影响；同时从含齿轮传动的轧机系统的角度出发，研究轧辊与轧件之间的摩擦对系统非光滑动力学行为的影响。首先，考虑齿轮传动中的间隙、时变刚度、时变误差，以及油膜因素的影响，应用弹

5、流润滑(EHL)与Grubin理论，根据Newton定律，建立了一类含间隙非光滑特性的齿轮传动系统的动力学方程。在相对转动过程中，间隙的出现会导致系统的动力学行为发生改变，使系统由啮合状态转变为碰撞状态。为分析间隙出现的瞬间(即擦边状态)及其前后的局部动态特性，建立了零时间不连续映射(ZDM)以及Poincare映射，并结合碰撞理论以及Floquet理论对擦边分岔进行了预测分析。最后通过数值仿真验证理论的正确性。其次，综合考虑齿轮传动过程中轧辊与轧件之间的摩擦因素、齿轮副的扭转振动以及轧辊的水平振动，根据Newton

6、定律，建立了一类扭转与水平耦合振动的轧机系统的动力学方程。运用Hopf分岔定理对其自治系统平衡点稳定性进行分析，运用Filippov凸方法对系统进行集值扩展，给出轧辊与轧件产生粘着(滑动分岔)的理论条件，利用所给出的理论条件对系统滑动分岔进行数值预测。运用Floquet理论对其非自治系统周期解稳定性进行分析，并比较自治和非自治情况下，混合摩擦系数对系统动力学行为的影响。最后通过数值仿真验证上述理论的正确性。关键词：齿轮传动系统；非光滑；间隙；擦边分岔；滑动分岔IAbstractThenonsmoothvibratio

7、nphenomenaoccurringingeardrivesysteminworkingprocesswillseriouslyinfluencetheproducts’qualityandyieldefficiency,evendestroytheequipments,sotheresearchesaboutthenonsmoothvibrationofgeardrivesystemareverypracticalsignificance.Geardrivesystemistheresearchobjectand

8、thenonsmoothcharacteristicsaretheresearchfocusinthispaper.Theinfluenceofbacklashonthenonsmoothdynamicalbehaviorbasedonthegeardrivesystemisdiscussed.Meanwhile,theinfluenceoff