相交轴变厚齿轮试验台系统扭振动力学分析

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1、万方数据第36卷第10期哈尔滨工业大学学报voi．36N0．102o04年10月JoURN札oFHARBININ踟1rI胍oFTEC删0LOGY嘶。2004=========；===========================================一=：=相交轴变厚齿轮试验台系统扭振动力学分析李笑，李瑰贤，魏云新(哈尔滨工业大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨15000l，E—Illail：y)【wei@hit．edu．cn)摘要：采用传递矩阵法对机械封闭式相交轴变厚齿轮试验台进行了系统扭振动力学分析．建立了试验台系统动力学分析模型，推导出分支节点与试验台封闭系统动力

2、学分析的数学模型，研究了试验台的动态激励原理，编制出相应的系统仿真程序，经计算获得了不同速度下试验台试验齿轮动载荷系数的仿真曲线．结果证明试验台的动态特性和加载精确度能够满足实验要求．关键词：扭振动力学；传递矩阵法；齿轮试验台中图分类号：’m132．425文献标识码：A文章编号：0367—6234(2004)lO—1405—03TOrsionalVibrationaIlalysis0fthetestrigfbrintersectingaXeSDeVelOld2ears'■●1UXiao，UGui—xian，WEIYun—xin(sch00lofMechanicalafIdEl

3、ec试calEn舀neering，Ha幽nInstitute《7№hnolog)，，Ha幽n15000l，China，E—rIlail：y)(wei@lIit．etiu．cn)A1戚瑚ct：TorsionalVibmtionchamc：tersof山etest堍forintersectingaxesbeveloidgearsaIean心ysedbyutilizingt砌sfermatIixmethod．nedynanlicsandnladle眦ticsmodelareestablished．nedynanlicsi舢lationprincipleisstudiedandthe

4、con．espondingsystemsimulationpm孕锄1merispr0铲anlmed．Finally，t}lesimulationcurveoftheVi—brationload—coemcientunderdifkrentspeedisdr甜m．Theresultshowsthatboththedyn蕊ccharacterandtheload—precisioncanmeettlletestrequiren舱nt．1【eywm诅s：toIsi(malvibmtion；t啪sfermatrixmetIlod；geartestIig相交轴变厚齿轮传动是一种新型齿轮

5、传动，具有精确度高、强度大、刚性好、回差小等优点，是机械传动研究领域的前沿课题之一．为了对相交轴变厚齿轮进行试验研究，设计了一种机械封闭功率流试验台，试验台的结构见图1．齿轮试验台的扭振动态特性决定了试验台对试验齿轮的加载精确度，对试验结果有重大影响，因此对齿轮试验台进行系统扭振动力学分析，对于降低试验台的振动，改善加载准确性和整个试验台的动力学性能，具有重要意义．本文采用传递矩阵法建立试验台的扭振动力学模型，并求解其动态响应．收稿日期：2()03一03一lO．作者简介：李笑(19印一)，男，博士生，副教授；李瑰贤(194l一)，女，教授，博士生导师．1评价指标及动力学模型齿

6、轮试验系统动态性能的评价指标一般采用试验台动态载荷系数K，=k／r确定，式中咒。为在一个扭矩变化周期内出现的最大扭矩(Nm)，r为在一个扭矩变化周期内的平均扭矩(Nm)．根据传递矩阵法的要求，将系统传动元件抽象为惯性元件和弹性元件，建立试验台的系统扭振动力学模型如图2所示．由于电机转子的转动惯量相对较大，与电机相连接的输入端可以认为是等速构件，从动力学模型上表示为固定端；对于试验齿轮副和传动齿轮副来说，刚度随齿轮啮合情况具有时变性，应该用两个惯性元件和一个弹性元件的组合来表示⋯；球笼式同步万向联轴器简化成两个惯性元件和一个弹性元件的组合；加万方数据·1406·哈尔滨工业大学学

7、报第36卷载器结构复杂，与轴段相比刚度较大，因此将其看作惯性元件；加载弹性扭力轴和转矩转速传感器中的弹性轴扭转变形较大，可处理成弹性元件；由于弹性联轴器能减小变动扭矩，衰减共振振幅，调整自振频率，影响整个轴系的特性，因此将联轴器处理成两个惯性件与一个弹性件的组合．弹性扭力轴试验齿轮箱驱动电机万向联轴器图1试验台结构组成图2试验台扭振动力学模型2数学模型为了能够利用传递矩阵法对该系统进行动力学分析，将模型分解成主支传动系统和分支传动系统．以电机输入轴为始端，以试验小齿轮为末端，作为主支传动系统；将两大齿轮