人字齿功率二分支传动系统动态特性分析

作     者：郭立群 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈照波

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：功率二分支传动系统 动力学模型 固有特性 不平衡响应 

摘      要：随着齿轮传动技术的日渐发展和完善,作为一种高功率密度形式的齿轮传动技术——功率分支传动技术,逐渐成为国内外研究关注的焦点。人字齿功率二分支传动系统是将人字齿轮与功率分支技术相结合的一种传动形式,有着能传递大扭矩、大功率载荷的优点,在船舶领域有着广阔的应用前景。本文在分析国内外功率二分支传动系统发展现状的基础上,以分析该系统的动态特性为目的,通过理论分析、建模和仿真计算对功率二分支传动系统的动态特性进行了研究。具体研究内容如下:基于有限元软件和数值计算的方法对传动系统各齿轮副的啮合刚度进行计算;基于质量集中法,推导了齿轮、转子系统的理论模型,在此基础上进行组集,建立了功率二分支传动系统的动力学模型;介绍了以弹簧-阻尼单元代替齿轮啮合的建模方法,在有限元软件中建立了功率二分支传动系统的有限元模型。在两种模型的基础上,分别对单轴和功率二分支传动系统的固有特性进行了分析,并将动力学模型与有限元模型的结果进行了对比,验证了建模的正确性;研究了轴承位置、支撑刚度、芯轴直径对于单轴和系统固有特性的影响;分别对单轴和系统的临界转速进行计算,得到了单轴和系统的坎贝尔图。在给定转速和负载下,研究了功率二分支传动系统的振动响应,并针对在固有特性分析中变形较大的轴段、齿轮节点、轴承节点的位移轨迹做了分析,得到了传动系统各个位置的位移轨迹图;对功率二分支传动系统进行了不平衡响应分析,提取了系统各节点的响应情况,总结了系统各部分的响应规律;在额定工况下,对功率二分支传动系统的齿轮间动态啮合力进行了计算,并对动态轴承支撑力做了分析,为功率二分支传动系统的设计提供了数据。