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大功率船用齿轮箱系统耦合非线性动态特性研究-机械工程学报
第 45 卷第 9 期 机 械 工 程 学 报 Vol.45 No. 9
2009 年 9 月 JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING Sep. 2009
DOI :10.3901/JME.2009.09.031
大功率船用齿轮箱系统耦合非线性动态特性研究*
1 1, 2 1 1
朱才朝 陆 波 宋朝省 徐向阳
(1. 重庆大学机械传动国家重点实验室 重庆 400030 ;
2. 西南科技大学制造科学与工程学院 绵阳 621010)
摘要:为揭示虚拟仿真环境下的齿轮系统非线性振动的内在规则性,将某大型重载船用齿轮箱系统分为传动子系统和结构子
系统,通过轴承把两个子系统耦合起来,建立齿轮—轴—轴承—箱体耦合系统非线性有限元模型。在考虑传动子系统内部激
励和外部激励的影响下,对系统动态特性进行了数值仿真。分析了时间历程曲线、功率谱密度、相轨迹、庞加莱截面,计算
了最大 Lyapunov 指数,得出该大型船用齿轮箱在工作负载下,系统运动为周期性运动,不存在混沌现象;对振动信号做进
一步预测,非线性动力学方法预测结果与有限元计算结果吻合较好,研究表明采用两者相结合的方法,能够准确地预估齿轮
动态响应,揭示振动信号的内在规律,为齿轮系统动态设计提供参考依据。
关键词:船用齿轮箱 耦合振动 非线性动力学 混沌识别 预测
中图分类号:TH113.1
Research on Nonlinear Coupling Dynamic Characteristics of
Large Burden Marine Gearbox
ZHU Caichao1 LU Bo1, 2 SONG Chaosheng1 XU Xiangyang1
(1.The State Key Laboratory of Mechanical Transmission, Chongqing University, Chongqing 400030;
2. College of Manufacturing Science and Engineering,
Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621010)
Abstract :The main objective of this research is to reveal the intrinsic principle of nonlinear vibration of gear system in virtual
simulative environment. A nonlinear finite element model of a gear-rotor-bearing-box coupling system is developed by coupling
transmission subsystem and structure subsystem of a large-scale burden marine gearbox with the support of bearing. By the
simulation of its kinetic characteristic under the effect of internal and external excitations on the trans
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