赵庆栋[1]2015年在《齿轮系统间隙非线性动力学研究及传动精度可靠性分析》文中进行了进一步梳理齿轮系统在现代机器和机械设备中应用广泛,其动力学特性及传动精度对于整个机器的性能有着重要的影响。因此,在齿轮设计过程中,尤其对于高速、重载、精密齿轮传动的设计,必须要考虑齿轮的动力学行为以及动态传递精度。本文以齿轮系统作为研究对象,通过对齿轮间隙非线性动力学模型分析,研究了以动态传递误差为响应,参数对齿轮系统动态特性的影响,分析了参数对动态传递误差的动态灵敏度,探索了齿轮系统传动精度可靠性分析方法,设计了齿轮传动精度实验台,完成了如下研究工作:(1)详细阐述了齿轮系统所涉及到的动态激励类型与性质;采用材料力学方式,求解了单对齿轮时变啮合刚度,并建立了傅里叶函数拟合时变刚度;(2)分析了齿轮系统间隙非线性动力学特性。运用集中质量法建立了考虑时变啮合刚度、齿侧间隙、齿轮误差等非线性因素影响的齿轮系统间隙非线性动力学模型;以动态传递误差为响应,采用Runge-Kutta解法进行求解,将计算结果和Adams预估校正求解结果进行对比,检验了 Runge-Kutta解法的计算精度;分析了频率、阻尼比、啮合刚度、外力矩对齿轮系统时域响应的影响。研究了齿轮系统动态灵敏度。采用Newmark-β法对振动微分方程求解,对齿轮系统动态灵敏度分析,评价了啮合刚度、外力矩、转动惯量和阻尼对动态误差响应的影响程度。(3)研究了齿轮系统传动精度可靠度与可靠性灵敏度的分析方法。结合多自由度非线性随机振动系统可靠性分析的首次超限破坏理论,建立了齿轮传动精度可靠性模型,针对齿轮系统动态误差功能函数求解困难,数值计算过于耗时等问题,提出功能函数拟合的人工神经网络方法,并采用一次二阶矩进行可靠性分析,利用Monte Carlo方法验证可靠性分析的精度,并且分析了齿轮系统动态可靠度,反映了可靠度随时间变化的细节,危险点位置。研究齿轮系统传动精度可靠性灵敏度分析问题,评价外力矩、弹性模量、齿宽、啮合阻尼、齿轮转动惯量的分布参数对传动精度可靠性的影响程度。(4)设计了一种齿轮传动精度测试实验台,该实验台采用综合的测量方式,可以测试圆柱齿轮与锥齿轮传动误差,可以实现静态误差与动态误差测试。
王靖岳[2]2015年在《随机扰动下齿轮传动系统的非线性动力学与故障辨识研究》文中研究说明现代机械设备,如变速箱、机器人、航空发动机、风机、水泵等,对齿轮传动系统的动态特性及安全性提出了更高的要求。另外,故障诊断对于保障设备的安全运行、避免灾难性事故的发生和减少重大经济损失具有十分重要的意义。齿轮传动系统的非线性动力学研究以及故障诊断技术已受到国内外学者的广泛关注。因此,本文对含有非光滑性、非线性和随机性的齿轮传动系统非线性动力学及故障辨识技术进行了深入研究。本文主要内容如下：1.运用Monte-Carlo法和中心极限定理对齿轮啮合频率、齿轮阻尼比、啮合刚度、齿侧间隙等随机扰动以及输入力矩引起的随机扰动进行了数值模拟。2.考虑齿轮啮合频率、阻尼比、啮合刚度、齿侧间隙等随机扰动以及输入力矩引起的随机扰动建立了齿轮传动系统的随机非线性动力学模型,并建立了随机扰动下含磨损故障的齿轮非线性动力学模型。应用4-5阶变步长的Runge-Kutta法对动力学方程进行了数值分析,并验证了其有效性。3.综合运用时间历程曲线图、相图、Poincare图、功率谱图和Lyapunov指数,讨论了齿轮传动系统内部参数和外部激励的随机扰动对系统产生分岔和混沌振动的影响；分析了载荷比、齿频比、阻尼比、齿侧间隙和啮合刚度等各个随机参数在不同工况下对系统动力学特性的影响；并探讨了如何匹配参数使系统稳定运行。4.应用线性、非线性反馈控制法以及外加周期信号法、外加恒定载荷法和位相法等叁个非反馈控制法对齿轮传动系统中的混沌振动进行了有效的控制或抑制。5.针对齿轮磨损故障,本文提出了一种基于Symlets A小波族形态去噪和频率切片小波变换的故障辨识方法。仿真分析和实验测试结果相一致,验证了含齿面磨损故障模型的正确性和此方法的有效性。6.针对滚动轴承点蚀故障,本文提出了一种自相关形态滤波和经验模态分解的故障辨识方法。用实验验证了此方法的有效性和优越性。
沈博[3]2007年在《基于齿轮非线性动力学的变速器异响分析》文中研究说明变速器的振动、异响等是与变速器齿轮的非线性振动紧密联系在一起的，本文以单对齿轮副为例对齿轮系统非线性振动问题进行了较深入的分析，探讨了齿轮非线性动力行为定性分析及定量分析的方法及一般思路，对系统发生混沌的途径进行了分析，从而为变速器振动噪声的控制提供理论支持。综合考虑了齿轮系统中的齿侧间隙、轮齿的时变啮合刚度及综合误差等，建立了齿轮系统的非线性动力学模型。并在所建立的模型的基础上，利用模型的分段线性特性，给出了系统的解析解。利用相平面法和庞加莱映射法对齿轮系统非线性动力行为进行了定性的分析，结合算例探讨了阻尼比、激励频率、载荷比等参数对系统动力学行为的影响，讨论了产生混沌的途径。针对定性方法的局限性，讨论了齿轮系统非线性动力行为定量分析方法。通过计算Lyapunov指数，利用计算得到的系统最大Lyapunov指数来分析系统非线性动力学行为。研究了系统吸引子的分维数的计算方法。计算表明，在一般情况下，当齿轮系统的响应是混沌响应时，系统的吸引子的维数具有分数维数。结合某变速器发生异响的故障分析实例，讨论了变速器系统参数及使用参数对系统动力学行为的影响。从影响齿轮非线性动力响应特征的激励频率、载荷比、阻尼比等参数出发分析系统稳定的条件，并根据分析所得的结论对变速器异响问题的整改提出了建议。
王鑫[4]2016年在《行星齿轮传动系统故障状态下非线性动力学研究》文中认为风电齿轮箱是风力发电机组的核心部件,而行星齿轮传动系统是风电齿轮箱的重要组成部分,其故障率高且难以识别。目前,风电齿轮箱的振动机理及故障机理尚未清楚,利用行星轮多级齿轮传动系统实验台模拟风电齿轮传动系统,研究行星轮多级齿轮传动系统的非线性动力学振动特性、耦合特性及故障特性,为多级齿轮传动系统及风电齿轮箱的在线检测及故障诊断提供理论依据。本论文将采用数值仿真与实验分析相结合的方法,针对两级定轴齿轮+一级行星轮的行星轮多级齿轮传动系统进行非线性动力学特性、耦合特性及故障振动特性分析。主要研究内容采用集中质量法分别建立单级定轴齿轮、两级定轴齿轮、行星齿轮传动系统及行星轮多级齿轮传动系统的扭转动力学模型。对四种系统的模型进行无量纲化处理,得到各系统的非线性动力学微分方程。对正常状态下四种系统的非线性动力学微分方程进行求解,得到各系统的非线性动力学特性。对比单级齿轮与两级齿轮、两级齿轮与行星轮多级齿轮传动系统的动力学特性,研究两级及多级齿轮系统的动力学耦合特性及动态关联特性,研究发现多级系统的耦合特性使得一级突跳点减少,而动态关联特性将行星轮的混沌引入定轴。通过时变啮合刚度模型模拟齿轮裂纹及断齿故障,并利用综合啮合误差模拟齿轮磨损故障。分析定轴裂纹、行星轮断齿、磨损叁种单一故障下各系统的故障特性,及定轴裂纹与行星轮断齿、定轴裂纹与行星轮磨损两种耦合故障下行星轮多级齿轮传动系统的故障特性。对比同种故障在不同系统中的动态特性变化,总结各类故障的故障特性及故障耦合特性,找出行星轮多级齿轮传动系统的故障频率特征及连带频率特征。通过连带频率特征识别出实验信号中的未知峰值成因,并依据连带频率特征识别出实验台故障。对行星轮多级齿轮传动系统进行稳定性分析,得到系统稳定性随间隙的变化过程。针对系统出现的亚谐共振状态,研究亚谐共振发生的区间及影响亚谐共振的参数,考察单一故障及耦合故障对系统亚谐共振及稳定性的影响。研究表明定轴裂纹及磨损故障对系统稳定性的影响较大,行星轮断齿对系统稳定性影响不大,而叁者的耦合使得系统可能通过极限环破裂失稳进入混沌。
杨振[5]2007年在《转矩分流式齿轮传动系统动力学特性研究》文中提出平行轴转矩分流齿轮传动系统由于具有体积小、重量轻、速比大、效率高等特点，在直升机及其它飞行器等对传动系统要求较高、传递功率大的场合得到了广泛应用。平行轴转矩分流齿轮传动系统的工作状态十分复杂，不仅会出现由原动机和负载引起的外部激励，而且还会出现由时变啮合刚度、齿轮传动误差和齿侧间隙等引起的内部激励。为了进一步对系统进行优化，需要对其非线性动力学特性进行深入研究。 本文以某直升机主变速箱中的平行轴转矩分流式齿轮传动系统为研究对象，建立了其动力学模型，研究了系统中各参数对系统动态特性的影响规律。研究结果对平行轴转矩分流齿轮传动系统转矩分流的动态平衡优化具有重要的理论意义。本文主要工作有： (1) 使用集中质量法建立了平行轴转矩分流齿轮传动系统扭振动力学模型，模型中考虑了外载荷、综合传动误差、时变啮合刚度、间隙、啮合阻尼等参数，依照此模型建立了系统的非线性动力学微分方程。 (2) 使用子空间迭代法分析了系统的固有特性，求得了系统的固有频率及主振型。 (3) 采用变步长Gill数值积分方法，对系统的非线性运动微分方程组进行了求解。经过对系统响应的计算，分别得到了简谐、次谐波、拟周期以及混沌四类稳态响应，表明系统会出现强非线性特征。并结合时间历程、相平面图、Poincaré截面图以及FFT频谱图对得到的各类响应进行了分析和比较。 (4) 研究了间隙、外载荷、啮合刚度幅值、啮合频率比、综合传动误差以及啮合阻尼对系统非线性动态特性的影响，分析了系统在不同参数条件下的响应变化规律。
杨献恩[6]2008年在《航空发动机高速齿轮传动系统动力学研究》文中研究表明本文以航空发动机附件传动系统为研究对象,对附件机匣的二级直齿圆柱齿轮传动系统进行了动力学特性研究。在考虑了时变啮合刚度、齿轮传动误差以及间隙非线性函数等非线性因素的基础上,利用集中质量法建立了直齿轮传动系统的非线性模型,得到了系统的8自由度2阶间隙非线性动力学微分方程,并对方程进行了无量纲处理。为确定系统的结构参数,对系统的时变啮合刚度和齿侧间隙进行了数值模拟,获得了考虑重合度时的啮合刚度和齿侧间隙。利用广义特征值法进行了模态分析,对齿轮传动系统的固有频率进行了求解,得到了系统的各阶固有频率。使用Runge-Kutta数值计算方法对系统的非线性动力学方程进行求解,得到了系统的动态仿真结果,结果显示系统具有很强的非线性。结合系统的动态位移响应、速度响应和加速度响应,以及相位图和庞加莱截面,讨论了系统在不同激励频率下表现出的不同运动状态。分析表明当内部激励频率发生变化时,系统的运动状态会经历周期—拟周期—周期的状态转换。本文讨论了齿轮结构参数对系统动态性能的影响。利用直接求导法推导了传动系统q模型对系统刚度和阻尼的灵敏度计算公式,利用数值计算方法求得系统响应对刚度和阻尼的灵敏度曲线,并通过灵敏度幅值曲线进行了灵敏度分析,得到了刚度和阻尼对系统响应的影响规律。通过改变啮合误差并求解动力学方程,得到了啮合误差对系统动态性能的影响规律。若系统的动态性能不满足设计要求,可根据结构参数对系统动态性能的影响规律调整结构参数,使系统的动态性能满足设计要求。通过对齿轮非线性动力学的研究,可以改善系统的动态性能,完善航空发动机高速齿轮传动系统的动态设计,从而指导高质量齿轮传动系统的设计和制造。
曾凡灵[7]2009年在《考虑随机装配间隙的变速器齿轮副非线性动力学研究》文中研究指明现代的机械设备,如汽车变速器、主减速器等,对齿轮副的动态性能提出了更高的要求,齿轮非线性动力学研究已受到国内外学者的广泛关注。本文以单对圆柱直齿轮副为例,对齿轮间隙非线性振动问题进行了较深入的分析,探讨了齿轮间隙非线性动力学行为随参数变化的全局与局部特性,对系统发生混沌的途径进行了介绍与分析。由于制造加工误差、安装误差、变形误差等影响,使得同一批次生产的齿轮副的装配间隙总是随机的,本文重点研究了随机装配间隙的圆柱直齿轮副的非线性特性,从而为变速器圆柱直齿轮的制造加工精度与齿轮副的安装精度要求提供理论依据。参考以往相关文献,综合考虑了齿轮系统中的齿侧间隙(以下简称侧隙)、齿轮的时变啮合刚度及综合误差等,建立了圆柱直齿轮系统的单自由度非线性动力学模型。利用随参数变化的分岔图、最大Lyapunov指数图、相平面图、庞加莱映射图、FFT频谱图等分析方法,结合算例探讨了载荷比、阻尼比、齿频比、侧隙等参数对系统动力学行为的影响。在其它参数不变的情况下,利用随侧隙变化的分岔图及最大Lyapunov指数图,重点分析了系统动力学特性,为变速器齿轮副选配合理的侧隙提供理论依据。基于上述研究,利用最大Lyapunov指数指标,计算各随机装配侧隙下的齿轮副系统的混沌指数,分析了混沌指数与侧隙方差的关系,侧隙均值与临界方差的关系。得到结论:随侧隙方差的的增大,系统混沌指数增大,齿轮副系统包含不稳定系统个数增加;不同的侧隙均值,即需匹配不同临界方差,侧隙越小,临界方差越大,解决了加工精度与加工价格间的矛盾。
郜志英[8]2003年在《强非线性齿轮系统周期解结构及其稳定性的研究》文中指出本文主要针对单对齿轮副间隙非线性的单自由度动力学模型，对系统状态空间中同时存在的多重周期解及系统周期运动的稳定性分叉问题进行了研究。 通过引入伪不动点追踪算法，研究了系统状态空间中多重周期解的共存问题，为研究非线性动力学系统中的周期解结构问题提供了一种新的思路和方法。本文基于这一思路，在算法中增加了对时间历程进行数值模拟，可以剔除一些虚假的周期解，使得计算结果更能有效地用于分析周期解的结构。先用布鲁塞尔振子模型的算例验证了算法的有效性，然后用该算法研究了单自由度间隙非线性齿轮系统的周期解结构问题，比较了阻尼比和激励频率的变化对周期解结构的影响，并由此引出进行稳定性分叉规律研究的必要性。 本文中还将用于周期解求解及判稳的数值分析方法PNF(Poincaré—Newton——Floquet)、分叉延续算法和二分法相结合用于判稳及分叉的研究，确定准确的分叉点，通过对布鲁塞尔振子模型进行研究，验证了算法的有效性后，将该法用于齿轮系统的分析，从而得出了所研究的单对齿轮间隙非线性动力学模型的分叉规律，对非线性动力系统通向混沌的倍周期分叉进行了探索性的研究，为强非线性齿轮系统稳定性分叉问题的研究提供了较好的数值工具。
苟向锋[9]2016年在《考虑温度因素的单级直齿圆柱齿轮系统动态特性研究》文中研究说明齿轮系统是机械装备中应用广泛的传动装置之一,它具有结构紧凑、传动效率高、传动平稳等优点。齿轮系统的振动对其所在机械系统的稳定性、可靠性和疲劳寿命有重要的影响。研究齿轮振动产生的机理和影响齿轮振动的力学因素,对于机械设备的减振降噪,提高机械设备的使用寿命和可靠性具有重要的科学意义和工程价值。本文以某车辆系统中使用的单级直齿圆柱齿轮传动系统为研究对象,综合考虑齿轮啮合时的齿侧间隙、时变刚度、综合传递误差和齿面摩擦等因素,由简单到复杂,对单自由度齿轮扭转振动系统、齿轮-转子系统、考虑支承的叁自由度齿轮系统和齿轮-转子-轴承等四种系统,分别建立不考虑温度因素和考虑温度因素两种情况下的非线性动力学模型,研究系统动态特性。主要研究内容如下:1.根据齿轮系统的特点,提出了一种改进的胞映射法。该算法根据胞映射法将所要研究的连续状态空间划分为离散的胞空间,采用简单胞映射法建立胞与胞之间的映射关系,实现对胞的初步分组;用逃逸时间算法,检验陷胞的真伪,并对陷胞的周期性重新分组;通过点映射方法检验周期胞的真伪。该改进胞映射法通过祛除陷胞影响数值计算过程,从而得到任意范围内所考察系统的精确吸引域,提高程序的计算精度,对于非光滑系统可以避免系统在切换时出现伪解和胞流扩张。2.建立综合考虑时变啮合刚度、齿面摩擦、齿侧间隙和综合传递误差等因素的单自由度齿轮系统的扭转振动动力学模型。通过计算系统最大幅值波动云图、考察参数条件下的系统位移时间映像图,分析该单自由度齿轮系统在参数平面内的动态特性。结合系统单初值分岔图、多初值分岔图和最大Lyapunov指数谱,利用改进的胞映射法分析不同参数对该系统的全局和局部动力学特性的影响。3.基于Blok闪温理论,推导出齿面接触温度随时间变化的表达式,计算主、从动齿轮的齿面闪温,计算由齿面接触温度变化导致的齿廓变形;根据Hertz接触理论,推导出啮合刚度随齿面接触温度变化的表达式。构建温度刚度,以便将温度的影响引入齿轮系统动力学模型。4.建立综合考虑齿面接触温度、时变啮合刚度、齿面摩擦、齿侧间隙和综合传递误差等因素的单自由度直齿圆柱齿轮系统非线性动力学模型。通过计算不同参数关联下的齿面最大闪现温度云图和齿面闪温随啮合点变化趋势图,分析齿面接触温度对系统动态特性的影响。结合系统单初值分岔图、多初值分岔图、相图和Poincaré映射图,利用改进的胞映射法分析不同参数对考虑温度因素的单自由度齿轮系统局部和全局动力学特性的影响。对比分析温度因素对单自由度齿轮系统的动力学特性的影响。5.将连接在齿轮输入输出轴上的电机等其他部件抽象为与齿轮轴连接的转子,建立齿轮-转子系统非线性动力学模型,计算系统动力学参数,分析啮合频率、时变刚度和综合传递误差等因素对系统非线性动力学特性的影响。将温度刚度引入该系统,建立考虑温度影响的齿轮转子系统模型,分析系统分岔、混沌运动及其动态特性。6.考虑主从动轴上轴承对齿轮的作用力及其位移,建立叁自由度单级齿轮系统的扭转振动模型,借助分岔图、最大Lyapunov指数谱、Poincaré映射图和FFT频谱图等,分析系统的动力学特性。将温度刚度引入该系统,考察系统的动态特性,分析系统的动力学行为。7.建立齿轮-转子-轴承耦合系统的非线性动力学模型,分析系统的分岔与混沌、吸引子共存和动态特性。建立考虑温度因素的齿轮-转子-轴承耦合系统的非线性动力学模型,分析系统的分岔与混沌、齿面闪温变化及其动态特性。对比分析温度对该系统动力学特性的影响。研究发现系统存在Hopf分岔、擦切分岔等多种分岔形式。其中擦切运动包括齿面擦切和轴承接触面擦切等多种形式,这些擦边运动有的仅改变系统的运动轨迹而不会引起系统的运动形式的拓扑改变,有的则会引起系统发生分岔;该系统中存在大量的吸引子共存现象;系统在误差较大时的扭转振幅值较大,而选择合理的间隙能够明显减小系统的扭转振幅;如果综合传递误差系数取值也较大,系统的扭转振幅将突然增加,说明综合传递误差系数和时变刚度波动系数具有强烈的非线性耦合影响。研究发现,温度因素是齿轮系统非线性动力学研究不可忽略的因素。齿面闪温最低点位于节点附近;主动轮从齿根部分啮入和齿顶附近即将啮出时,出现较高的齿面闪温。随着频率和摩擦系数的增大,齿面最大闪温随之增大,且在啮入和啮出时出现的齿面最大闪温变化幅值也随之增大;本体温度对系统最大振幅的影响较小,而频率的变化会引起系统最大振幅的复杂变化。本文所建立的齿面闪温计算方法能够在一定程度上反映齿轮啮合时的温度变化和滑动情况,该方法在计算齿面温度变化时其基本规律是正确的。本文的研究结果对齿轮系统优化设计及参数选择具有一定的参考价值和理论意义。
崔亚辉[10]2009年在《齿轮—转子—滑动轴承系统非线性动力学特性的理论和试验研究》文中指出齿轮-转子系统是动力传输系统振动问题的最主要来源,齿轮系统工作时产生的强烈振动,对系统的安全性和隐蔽性造成了严重的影响。目前,工程实践中复杂齿轮-转子-轴承系统的振动机理尚未清楚,针对此问题,从齿轮动力学和转子动力学的角度出发,考虑系统的齿侧间隙、时变啮合刚度、静态传动误差、输入输出扭矩激励、弹性轴和轴承的影响,建立了齿轮-转子系统的非线性动力学模型。对动力学模型进行了数值仿真,研究了转速对动态啮合力和系统的振动特性的影响。在判断系统的振动是否为混沌的过程中,采用混沌时间序列分析理论计算了齿轮传动系统的高维非线性方程组的最大Lyapunov指数,数值积分的结果表明:动力学模型能合理地体现齿轮啮合的叁种冲击状态;混沌时间序列分析理论能有效地计算出齿轮传动系统高维非线性方程组的最大Lyapunov指数。齿轮副扭转振动系统是最基础的齿轮系统,为了从近似解析解的角度研究齿侧间隙的大小对齿轮副扭转振动系统的幅频响应曲线的影响规律,将多项谐波平衡法与求解非线性方程组的最小二乘解的广义逆法相结合求解近似解析解,研究结果表明:齿侧间隙对系统幅频响应曲线的影响除了与齿侧间隙的大小密切相关之外,还与阻尼、时变啮合刚度谐波项幅值及预紧力紧密相关。当阻尼相对较小时,系统的幅频响应曲线受到齿侧间隙的影响比较明显,在不同的齿侧间隙下,主共振区和超谐共振区都会出现振幅跳跃现象;阻尼比增大到一定值后,随着齿侧间隙逐渐增大,主共振区始终出现振幅跳跃,但在振幅相对较小的超谐共振区振幅跳跃现象变得不明显;当阻尼比增大到较大值时,不同的齿侧间隙下,系统的幅频响应曲线都接近于线性系统的响应曲线。随着啮合刚度一次谐波项幅值的逐渐增大,齿侧间隙比相对较小时,幅频响应曲线在主共振区会体现出“硬化曲线”的特征;当齿轮间隙比增大到一定值时,不论啮合刚度一次谐波项幅值的大小为多少,系统的幅频响应曲线均体现出“软化曲线”的特征。在预紧力比较小的条件下,当齿侧间隙比相对较小时,幅频响应曲线只在局部转速范围内体现出“硬化曲线”;当齿侧间隙比相对较大时,幅频响应曲线体现为“软化曲线”。在预紧力比较大的条件下,齿侧间隙越小,“硬化曲线”的特征越明显;齿侧间隙需要增大到较大值才能使主共振区的幅频响应曲线变成“软化曲线”。由于齿轮副扭转振动系统的模型假设转轴和轴承是刚性不变形的,与实际的齿轮-转子系统存在一定的差别,为了研究不同齿侧间隙对齿轮-转子系统的动力学特性的影响,采用数值仿真研究了不同齿侧间隙对系统的分岔和混沌的影响,研究结果表明:齿侧间隙对系统的第一阶弯曲临界转速处的振动状态的影响比较大,齿侧间隙相对较小时,系统的第一阶弯曲临界转速处的振动状态相对较好。除了齿侧间隙之外,支承刚度对齿轮-转子系统的分岔和混沌也具有重要的影响,采用数值仿真研究了支承刚度对系统的分岔和混沌的影响,研究结果表明:随着支承刚度的逐渐增大,系统的弯扭耦合临界转速均相应地增大,系统的分岔和混沌区域也相应地发生改变。在考虑非线性啮合力的基础上,进一步考虑非线性油膜力的影响,建立了齿轮-转子-滑动轴承系统的动力学模型,采用数值仿真研究了系统的动态响应,研究结果表明:随着转速的逐渐升高,非线性啮合力和非线性油膜力分别在不同的转速范围内影响着齿轮-转子-滑动轴承系统的非线性振动特性,当转速相对较低时,系统的振动特性主要受到非线性啮合力的影响,随着转速的逐渐升高,非线性油膜力对系统振动特性的影响逐渐增大;当转速逐渐增大到接近系统的第一阶临界转速(可以是齿轮啮合引起的弯扭耦合临界转速而不一定是转子的纯弯曲临界转速)的二倍时,逐渐出现非线性油膜力引起的“半频涡动”;通过对比线性八参数油膜力和非线性油膜力对啮合力的影响,发现转速逐渐增大到接近系统的第一阶临界转速(可为弯扭耦合临界转速)的二倍时,非线性油膜力逐渐对非线性啮合力起作用,并使啮合力的频谱中出现“半频涡动”频率成份;随着转速的进一步增大,非线性油膜力对非线性啮合力的影响也越来越大,甚至超过不平衡质量对啮合力的影响;然而传统的线性油膜力对非线性啮合力则基本没有影响。为了验证数值仿真结果的正确性,设计了齿轮-转子-滚动轴承系统振动试验台;提出了一种可以调整齿侧间隙的装置;在试验台上研究了齿侧间隙的大小对齿轮-转子-轴承系统的振动特性的影响规律,试验结果表明:在非共振转速下,存在较差齿侧间隙范围使齿轮系统的振幅相对较大,并存在较好齿侧间隙范围使齿轮系统的振幅相对较小;当齿侧间隙增大到一定值后,系统通常将保持单边冲击状态,系统的振幅将维持在一定的范围内,继续增大齿侧间隙不会再对系统的振动产生大的影响。在齿轮-转子-滚动轴承系统振动试验台的基础上,将主动齿轮-转子的滚动轴承改造成滑动轴承,并测量了若干转速下滑动轴承座的振动,试验结果表明:转速低于一阶弯曲临界转速之前,系统的振动主要受到非线性啮合力的影响,试验的结果基本验证了数值仿真的结果。
参考文献：
[1]. 齿轮系统间隙非线性动力学研究及传动精度可靠性分析[D]. 赵庆栋. 东北大学. 2015
[2]. 随机扰动下齿轮传动系统的非线性动力学与故障辨识研究[D]. 王靖岳. 东北大学. 2015
[3]. 基于齿轮非线性动力学的变速器异响分析[D]. 沈博. 合肥工业大学. 2007
[4]. 行星齿轮传动系统故障状态下非线性动力学研究[D]. 王鑫. 天津工业大学. 2016
[5]. 转矩分流式齿轮传动系统动力学特性研究[D]. 杨振. 西北工业大学. 2007
[6]. 航空发动机高速齿轮传动系统动力学研究[D]. 杨献恩. 沈阳航空工业学院. 2008
[7]. 考虑随机装配间隙的变速器齿轮副非线性动力学研究[D]. 曾凡灵. 合肥工业大学. 2009
[8]. 强非线性齿轮系统周期解结构及其稳定性的研究[D]. 郜志英. 西北工业大学. 2003
[9]. 考虑温度因素的单级直齿圆柱齿轮系统动态特性研究[D]. 苟向锋. 兰州交通大学. 2016
[10]. 齿轮—转子—滑动轴承系统非线性动力学特性的理论和试验研究[D]. 崔亚辉. 哈尔滨工业大学. 2009
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