学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

齿轮非线性系统的数值仿真与功率流分析

作　者: 冯婧
导　师: 霍睿
学　校: 山东大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 齿轮系统 时变啮合刚度 吸引域 功率流 分岔
分类号: TH132.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 206次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


齿轮系统在各种工业设备中广泛应用,其工作时产生的振动和噪声是造成机器设备动态性能恶化的主要因素之一。对齿轮系统非线性动力学进行研究,是齿轮系统振动和噪声控制技术领域的热点,也是齿轮系统振动噪声领域研究的前沿课题和发展方向。振动量的大小直接决定于能量输入的强度,以振动功率流对结构振动特性进行评价的方法,已在很多工程领域得到应用;这种基于振动能量分析的方法可以较传统的动力响应分析更好地揭示振动系统的综合动态特性,因而受到越来越多的重视。本文以罗茨风机的振动噪声控制问题为背景,对将功率流方法应用于齿轮系统非线性动力学进行了探讨,可以为分析非线性齿轮系统的振动和噪声,合理有效的设计齿轮系统参数提供有益的参考。本文首先通过对齿轮系统进行合理简化,建立了单自由度非线性齿轮系统动力学模型,在模型中综合考虑了时变啮合刚度、齿侧间隙、综合误差等非线性因素。在动力学建模的基础上对该系统的振源功率进行了分析,并探讨了应用能量分析研究系统非线性振动特性的方法;对于周期运动,以经典意义的功率流评价其稳态振动强度;对于非周期运动,以时间平均功率的长期趋向描述系统的振动能量水平。随后推导了系统运动方程和振动功率流函数的时域仿真算法,并利用Runge-Kutta-Felhberg方法,对模型进行数值求解。通过对非线性齿轮系统的运动进行数值仿真,并根据Poincare截面原理,运用点映射、胞映射等图解方法,对系统的运动进行判定,对时不变啮合刚度和时变啮合刚度齿轮系统的运动进行对比分析,研究了齿轮系统的周期运动、拟周期运动、混沌和分岔特性。进一步对确定参数对应的系统运动状态进行了功率流计算分析,并通过与系统全局吸引域以及关于特定参数的分岔特性的比较,研究了系统功率流变化与系统运动变化的内在关系,揭示了决定系统功率流水平的主要因素以及主要系统参数对其功率流水平的影响规律。

全文目录


摘要  9-10
ABSTRACT  10-12
第1章 绪论  12-23
  1.1 课题的背景和意义  12-13
  1.2 齿轮系统动力学的研究现状  13-20
    1.2.1 非线性动力学的研究现状  14-15
    1.2.2 非线性动力学的研究方法  15-18
    1.2.3 齿轮系统动力学的研究现状  18-20
  1.3 振动特性评估  20-21
  1.4 本文的研究内容  21-23
第2章 齿轮非线性系统模型及其振动功率流函数  23-36
  2.1 引言  23
  2.2 齿轮非线性系统模型的建立  23-28
    2.2.1 系统力学模型的建立  23-25
    2.2.2 系统运动微分方程的建立  25-28
  2.3 齿轮副传动过程的传递功率流计算  28-35
    2.3.1 振动功率流的定义  28-30
    2.3.2 齿轮副啮合系统的振源功率  30-31
    2.3.3 稳态周期运动的时间平均功率与振动功率流的关系  31-32
    2.3.4 一对齿轮啮合间隙非线性模型时间平均功率的数值求解  32-34
    2.3.5 非周期运动的时间平均功率  34-35
  2.4 本章小结  35-36
第3章 时不变啮合刚度系统的动态特性  36-48
  3.1 引言  36
  3.2 时不变啮合刚度系统运动微分方程的求解  36-39
  3.3 算法与计算流程图  39-41
  3.4 不同参数对系统运动特性的影响  41-47
    3.4.1 时不变啮合刚度系统的吸引域  41-42
    3.4.2 激励频率对系统动态特性的影响  42-44
    3.4.3 综合误差对系统动态特性的影响  44-46
    3.4.4 齿侧间隙对系统动态特性的影响  46-47
  3.5 本章小结  47-48
第4章 时变啮合刚度系统的动态特性及振动功率流分析  48-65
  4.1 引言  48
  4.2 时变啮合刚度系统的数值解法  48-50
  4.3 不同参数对应的吸引域分析  50-58
  4.4 不同参数对系统运动特性的影响  58-63
    4.4.1 系统对激励频率的分岔图及振动功率流特性  58-59
    4.4.2 系统对综合误差的分岔图及振动功率流特性  59-62
    4.4.3 系统对齿侧间隙的分岔图及振动功率流特性  62-63
  4.5 时不变啮合刚度和时变啮合刚度系统的对比  63-64
  4.6 本章小结  64-65
第5章 总结与展望  65-67
  5.1 总结  65-66
  5.2 研究展望  66-67
参考文献  67-72
致谢  72-73
学位论文评阅及答辩情况表  73

相似论文

  1. 准四足被动行走机器人的动力学仿真研究,TP242.6
  2. 双柔性结构梁的碰撞运动的分岔及其控制,TB122
  3. 含风电场区域电网电压分岔理论的研究,TM712
  4. 时滞耦合Lorenz-Rossler系统的Hopf分岔和广义同步,O157.5
  5. 介质阻挡放电中斑图时空对称性的耦合,O461
  6. 功能梯度圆板的分岔与混沌,O322
  7. 相依序列的重对数律及几乎处处收敛性,O211.4
  8. 时滞Ikeda模型和van der Pol-Duffing振子的非共振双Hopf分岔,O174.56
  9. 射流等离子体作用下火焰特性及稳定性的实验研究,TK16
  10. 智能半主动悬架系统的随机非线性动力学研究,U463.33
  11. 共线平动点附近周期和拟周期轨道理论的研究,V412.41
  12. 基于Hamilton原理的转子—汽封—轴承系统非线性动力学问题研究,TH113
  13. 天线转台轴承齿轮系统有限元建模与分析,TH132.41
  14. 率依赖捕食—被捕食系统的稳定性及Hopf分岔分析,O175
  15. 时滞网络拥塞控制系统的稳定性及Hopf分岔研究,O193
  16. 时滞率依赖捕食—被捕食系统的稳定性及Hopf分岔分析,O175
  17. 两类离散Smith-Holling型捕食与被捕食系统的稳定性与分岔研究,O175.13
  18. 非线性自治系统的吸引域估计,O224
  19. 基于矩量理论和Sum-of-Squares最优化理论的吸引域估计,O224
  20. 非接触电能传输系统功率传输和控制研究,TM724
  21. 基于中频发电机组的混沌特性分析及其控制研究,TM31

中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械零件及传动装置 > 机械传动机构 > 啮合传动 > 齿轮及齿轮传动
© 2012 www.xueweilunwen.com