齿轮传动系统响应仿真与试验及模型修正研究

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1、中图分类号：TH113;O327论文编号：102870518-S110学科分类号：080202硕士学位论文齿轮传动系统响应仿真与试验及模型修正研究研究生姓名王子斌学科、专业机械电子工程研究方向机械动力学指导教师郭勤涛副教授南京航空航天大学研究生院机电学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectricalEngineeringStudyonDynamicResponseSimula

2、tionandTestofGearTransmissionSystemandItsFEModelUpdatingAThesisinMechanicalElectronicEngineeringbyWangZibinAdvisedbyAssoc.Prof.GuoQintaoSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的硕士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。

3、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齿轮传动的响应分析计算是分析其振动强度、系统可靠性的基础，高精度的齿轮传动有限元模型可以进行优化设计、振动控制、状态检测等工作。本文中以应用最为广泛的齿轮传动为研

4、究对象，其结构主要包括弹性基础、传动轴、轴承、齿轮副以及其他用于固定、承载传动系统的零部件，结合振动理论、有限元分析法以及动态试验三方面技术，研究了传动系统及其子结构的动力学特性，提出了一套针对传动系统的建模以及模型修正方案，最后基于有限元法对系统的动力响应和固有特性进行了仿真分析。全文的工作内容及结果可总结如下：1．研究了实际应用中传动系统的常用结构，分析了基于有限元法的传动系统及其零部件的建模难点，针对齿轮传动方式，设计并搭建了适合实验室条件的小型传动系统，并使用未经修正的设计参数值建立了其初始有限元模型；2．使用理论模态与

5、试验模态相结合的分析方法，通过基于灵敏度分析的模型修正思路，选取了模型中对转速不敏感的设计参数；并基于赫兹接触理论，研究了不同工况下滚动轴承的动支承刚度以及模型中Bush单元的刚度值，将其结果应用在了模型的修正中，并基于试验予以证明；3．分别基于理论计算与有限元接触计算，研究了正常运行状态下齿轮的啮合刚度的时变规律，并对比了结果的相对误差，证明理论计算的结果是合理的；4．将已修正的各零部件重新装配为系统的有限元模型，并解决了其在仿真计算中的问题，并基于试验数据总体分析了本文所提方法的精度。最终试验结果表明，本文中提出的有限元建模

6、及模型修正方法，能够在保持低运算成本的前提下较为精准地表现传动系统的动态特性，所提的有限元建模、修正方法具有一定工程应用意义。关键词：传动系统，模型修正，模态分析，有限元法I齿轮传动系统响应仿真与试验及模型修正研究ABSTRACTTheresponseanalysisandcalculationofgeartransmissionisthebasisforanalyzingitsvibrationintensityandsystemreliability.Thehigh-precisiongeartransmissionfini

7、teelementmodelcanbeusedforoptimizeddesign,vibrationcontrol,damagedetectionandsoon.Inthispaper,geartransmissionwasusedastheresearchobject,anditsstructuremainlycomprisedaelasticfoundation,drivingshafts,bearings,gearsandotherpartsusedforfixingthesystem.Accordingtothethe

8、oryofvibration,finiteelementanalysisandtechnologyofdynamictest,dynamiccharacteristicsoftransmissionsystemanditssubstructurewerestud