考虑多间隙耦合关系的齿轮系统非线性动力学分析.pdfVIP

振　动　与　冲　击 第３４卷第８期 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩＢＲＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＳＨＯＣＫ Ｖｏｌ．３４ Ｎｏ．８ ２０１５　  考虑多间隙耦合关系的齿轮系统非线性动力学分析 张慧博，王　然，陈子坤，魏　承，赵　阳，游斌弟 （哈尔滨工业大学 航天工程系，哈尔滨　１５０００１） 　　摘　要：建立了一种新的考虑径向间隙与动态齿侧间隙耦合的齿轮转子系统动力学模型，分析了径向间隙与齿侧 间隙的耦合关系及其对系统动力学特性的影响。在系统动力学模型中，建立了考虑径向间隙的接触碰撞模型；通过推导 齿轮中心距与齿侧间隙之间的函数关系，建立了考虑动态齿侧间隙的齿轮扭转振动模型。进而利用该模型对多间隙齿轮 系统的动力学特性进行分析。给出了一对直齿轮副的数值仿真结果，分别分析了径向间隙大小和齿侧间隙大小对齿轮系 统动力学特性的影响规律，分析结果对含间隙齿轮转子系统的研究具有重要的理论与工程价值。 关键词：动态齿侧间隙；径向间隙；多间隙耦合；齿轮转子系统；动力学特性 中图分类号：ＴＨ１１３　　　文献标志码：Ａ ＤＯＩ：１０．１３４６５／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｖｓ．２０１５．０８．０２５ Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｄｙｎａｍｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆａ ｇｅａｒｒｏｔｏｒ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｃｏｕｐｌｅｄ ｍｕｌｔｉｃｌｅａｒａｎｃｅ ＺＨＡＮＧＨｕｉｂｏ，ＷＡＮＧＲａｎ，ＣＨＥＮＺｉｋｕｎ，ＷＥＩＣｈｅｎｇ，ＺＨＡＯ Ｙａｎｇ，ＹＯＵＢｉｎｄｉ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｈａｒｂｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，Ｃｈｉｎａ） 　　Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｂｅｈａｖｉｏｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｒａｄｉａｌ ｃｌｅａｒａｎｃｅ ａｎｄ ｂａｃｋｌａｓｈ ｏｆ ａ ｇｅａｒ ｒｏｔｏｒ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｍｕｌｔｉｃｌｅａｒａｎｃｅ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｈｅｒｅ．Ａ ｎｅｗ ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｇｅａｒｒｏｔｏｒ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｃｏｕｐｌｅｄ ｍｕｌｔｉｃｌｅａｒａｎｃｅ ｗａｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｒａｄｉａｌ ｃｌｅａｒａｎｃｅ ａｎｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｂａｃｋｌａｓｈ．Ｉｎ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｄｅｌ，ｔｈｅ ｃｏｎｔａｃｔ ｉｍｐａｃｔ ｍｏｄｅｌ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｒａｄｉａｌ ｃｌｅａｒａｎｃｅ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｃｏｎｔａｃｔ ｆｏｒｃｅ ｍｏｄｅｌ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｔｏｒｓｉｏｎａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｗｉｔｈ ｄｙｎａｍｉｃ ｂａｃｋｌａｓｈ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｇｅａｒ ｃｅｎｔｅｒ ｄｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ｂａｃｋｌａｓｈ．Ａｎｄ ｔｈｅｎ，ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆｔｈｅ ｇｅａｒｒｏｔｏｒ ｓｙｓｔｅｍ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｎｅｗ ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｄｅｌ ｗｉｔｈ ｃｏｕｐｌｅｄ ｍｕｌｔｉｃｌｅａｒａｎｃｅ．Ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓｆｏｒａ ｓｐｕｒｇｅａｒｐａｉｒｗｉｔｈ ｍｕｌｔｉｃｌｅａｒａｎｃｅ ｗｅｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆｒａｄｉａｌ ｃｌｅａｒａｎｃｅ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｉｎｉｔｉａｌ ｂａｃｋｌａｓｈ ｓｉｚｅ ｏｎ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓｈａｄ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｈｅｏｒｅｔ