机械传动系统扭转振动的有限元分析探讨.doc

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1、机械传动系统扭转振动的有限元分析探讨摘要：对于大型机械的传动系统來说，扭转振动的有限元分析是确定其是否发生共振的主耍方法。文章用有限元分析方法对机械传动系统扭转振动进行具体的研究，并基于灵敏度分析对传动系统的模型进行了修改，最后分析了扭转振动频率的概率分布，从而得到了在假设参数分布下系统不发生扭转振动可靠度，为研究人员对机械传动系统的振动分析提供了新的思路。关键词：机械传动系统；有限元分析；扭转振动；可靠度引言随着现代机械工业技术的发展，越来越复杂的大型机械开始广泛应用于我们的生产和生活，在大型机械设备的设计阶段，对其动力传递系

2、统的分析也越来越困难。在传统设计中，传动系统的分析计算往往是一项非常复杂的工作，手工调整参数计算，不仅劳动量大、效率低，而且往往因为简化过多而导致结果偏差过大。在现代设计中，人们可以借助于计算机仿真技术对其传动系统的动力学特性进行仿真模拟，对传动系统的传动型式、布局、结构等进行预估，从而以较低的制造成本获得最优的传动效果。基于这些方面的考虑，对人型机械传动系统的有限元分析，对系统的性能、传递方式、振动、固有频道等进行分析研究，具有很重要的理论价值和社会效益。文章对机械传动系统中的扭转振动进行了具体的探讨，尤其对系统的固有频率、振

3、动以及不发生共振的可靠度等进行详细的论述，为大型机械的设计人员提供了有效的借鉴，同时为传动系统扭转振动的有限元分析的研究者提供了思路。1机械传动系统扭转振动的有限元分析探讨1.1机械传动系统扭转振动的有限元分析概述传动系统的扭转振动问题是现代大型机械设计屮的热点问题，主要是因为机械传动系统是一个连续、复杂的质量系统，很难进行模型简化和计算。冃前工程机械中应用最广泛的一种扭转振动模型是当量扭转振动系统，它的建模方式是将惯量与轴段刚度向某一轴线转化，然后釆用集中质量法，轴的刚度按两个集中质量件的有效长度计算，忽略齿轮以及轮齿的弹性，

4、从而得到一个包含惯量、弹簧、阻尼的集屮质量模型。1.2机械传动系统扭转振动的振动特性分析一般来说，机械传动系统的振动由三个特性决定：固有频率、振型和频响，而系统共振会使系统的这三个特性得到很大改善。对于复杂机械传动系统的扭转振动来说，共振是对传动系统破坏最人的，也是任何一个机械传动系统极力避免的。在整个传动系统中，每个元件和系统都有固有频率，传动系统本身也有自己的弯曲频率、扭转频率，一旦设计不当，就会发生严重的共振问题，对设备造成极大的损坏。通常来说解决共振问题需要从三个方面入手：振源、传递路径、振动体。其中振源的改变有两种方法

5、，一是改变激振力的频率，二是改变激振力的人小;传递路径的改变主要是通过改变传递元件自身的大小、形状；振动体是指发生共振的元件或系统，改变振动体就是通过改变弹簧刚度、集中惯量单元的转动惯量改变振动体的固有频率，从而避免发生较大的共振。1.3机械传动系统扭转振动有限元分析的理论分析对大型机械传动系统进行的有限元分析，需要对有限元模型的修改理论进行推导，其中扭转振动特征值灵敏度计算和模态匹配分析是理论推导的最重耍组成部分，下面是具体的推导过程：实践经验证明，利用这种计算机仿真方法对大型机械传动系统的扭转振动进行分析，有三个优点：(1)

6、基于灵敏度分析的模型改变是可行的;(2)使用此种方法对模型修改，从而对系统不发生共振的可靠度进行不确定性分析，效果非常好；(3)通过模型修改和不确定性分析的机械传动系统不会发生共振。2结束语文章对大型机械传动系统的扭转振动进行了有限元分析，并对系统模型的修改和不确定性分析理论进行详细的论述，为机械传动系统进行振动分析提供了一个新的思路。参考文献[1]项昌乐，廉晓辉，周连景•针对实际传动系统的灵敏度分析和动力学修改[J]•中国机械工程,2006,17(3)：325-328.⑵谢诞梅，刘占辉，杨长柱，等•汽轮发电机组轴系扭转振动对机

7、械参数的敏感性分析[J]•动力工程,2005,25(4)：462-482.[3]赵庚，邓江华，王海洋•传动系部件扭转刚度对后驱动系扭振模态的影响[J]•噪声与振动控制,2011,31(5)：49-52.