含内斜齿圈的行星齿轮系动力学建模与分析

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随着机械的高速化、轻量化、精密化和自动化程度的迅速提升,机械动力学问题在工程应用中不可回避甚至凸显,冲击破坏、振动噪声、传递精度不满足等问题对动力学研究提出迫切需求。齿轮传动系统占据着机械传动系统中重要的席位,而它传动过程中复杂的动力学问题又制约着传动系统乃至整机系统性能的发挥。含内斜齿圈的行星传动有着传动比值大、档位多、易实现正反转、结构组合形式多样以及体积小的诸多优点,为各种传动系统广泛采用,是许多重要机械设备的关键技术。因此,行星齿轮传动系统的动力学研究有着重要的战略意义。动力学分析是动力学研究的基础,动力学建模与参数问题又是动力学分析的基础。本文针对目前对斜齿行星轮传动系统动力学研究中基础问题方面的不足,进行了侧重于动力学模型与动力学参数的研究。本文以应用最为广泛的2K-H斜齿行星轮系为研究对象,从渐开线齿形出发,独创性的搭建了2K-H斜齿行星轮系纯轴向扭转-平移耦合振动的精简集中参数模型框架,提供了一种齿轮传动系统振动的各向性研究的新方法,并与其有限元耦合动力学模型框架进行了相互验证;针对新兴的具有优良传动性能的微线段齿形,根据其齿廓独特的成形原理进行了新的相对位移关系分析,在两种模型框架的基础上,首次建立了微线段斜齿行星轮传动的有限元耦合动力学模型和集中参数动力学模型;综合利用微线段斜齿轮的有限元模型和刚度的集中参数耦合算法,拟合了该系统的综合时变啮合刚度;给出了系统的误差与间隙表达;分析了系统的动力学特性及响应并展示了间隙影响下的系统非线性行为。通过本文的研究,精简了斜齿行星轮系动力学建模,首次建立了微线段斜齿行星轮传动的动力学模型并具体分析了其动力学参数,得出了系统的一些动力学特性及响应,为行星齿轮动力学研究的深入奠定了基础。
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