检索结果-内蒙古大学图书馆

铁道学报 2014年第12期36卷 20-26页

作者：黄冠华周宁张卫华梁树林王兴宇西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031 中国北车集团长春轨道客车股份有限公司吉林长春130024

为了研究高速列车齿轮传动系统动态特性,内部激励考虑齿轮的时变啮合刚度和传递误差,扭矩波动表示输入端激励,负载端激励考虑由黏滑振动引起的负载波动。利用有限元方法得到高速列车齿轮系统时变啮合刚度,考虑齿轮啮合误差,并用傅里叶... 详细信息

为了研究高速列车齿轮传动系统动态特性,内部激励考虑齿轮的时变啮合刚度和传递误差,扭矩波动表示输入端激励,负载端激励考虑由黏滑振动引起的负载波动。利用有限元方法得到高速列车齿轮系统时变啮合刚度,考虑齿轮啮合误差,并用傅里叶级数展开。结合非线性多尺度近似解析方法,利用单自由度扭转模型分析动态激励对系统振动的影响,同时建立考虑齿轮啮合的高速列车动力车整车动力学模型。研究表明:齿轮传动系统中存在谐波振动,扭矩波动不仅会增大轮齿的角加速度和啮合力,同时使齿轮箱的振动加剧,并改变系统的振动主频,可能引发共振。黏滑振动将使齿轮系统的各项指标急剧增大,严重影响齿轮的啮合平稳性,在实际运营中应尽量避免。

关键词：扭矩波动黏滑振动动态特性齿轮传动系统高速列车

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考虑齿面摩擦的机车齿轮传动系统参数振动稳定性（英文）

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交通运输工程学报 2017年第2期17卷 52-63页

作者：王燕刘建新李奕璠虞大联谢鸣西南交通大学机械工程学院四川成都610031 西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031 中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266111

针对机车齿轮传动系统的参数振动问题,建立了考虑齿面摩擦时机车齿轮传动系统的动力学模型,基于势能原理获得了齿轮时变啮合刚度,并利用傅里叶级数展开,利用多尺度法进行求解,获得了系统参数振动稳定的边界条件。最后开展实例分析,研究... 详细信息

针对机车齿轮传动系统的参数振动问题,建立了考虑齿面摩擦时机车齿轮传动系统的动力学模型,基于势能原理获得了齿轮时变啮合刚度,并利用傅里叶级数展开,利用多尺度法进行求解,获得了系统参数振动稳定的边界条件。最后开展实例分析,研究了齿面摩擦因数对机车齿轮传动系统参数振动稳定性的影响。分析结果表明:不计齿面摩擦时,当机车速度约为119.02/j km·h^(-1)(j是谐波项)时,系统会产生参数共振,摩擦因数越大,对应的参数共振速度越大;在参数共振速度附近存在系统振动不稳定区域,当系统阻尼系数和摩擦因数均为0,谐波项分别为1、2、3、4时,相对于参数共振速度的波动值分别为9.16、1.46、0.53、0.55km·h^(-1),系统振动不稳定;当阻尼系数为0时,在对应谐波项下,与摩擦因数为0时相比,齿面摩擦因数分别为0.1、0.2时,系统振动不稳定区域内相对于参数共振速度的波动值分别增加了约4.88%、9.54%;当阻尼系数为0.01时,随着摩擦因数的增大,在系统振动不稳定区域内相对于参数共振速度的波动值不一定增加;摩擦因数越大,系统稳定所需的阻尼系数越小。

关键词：机车工程齿轮传动系统齿面摩擦参数振动稳定性

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考虑载荷和参数随机性的风电齿轮传动系统动力可靠性研究

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太阳能学报 2014年第10期35卷 1936-1943页

作者：陈会涛秦大同吴晓铃周志刚重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 郑州大学机械工程学院郑州450007

建立风电齿轮传动系统的动力学模型,考虑风载和齿轮系统设计参数的随机性,利用随机抽样法和Runge-Kutta法求解系统的动态响应,经统计分析得到各齿轮传动件动态啮合力的统计特征。根据雨流计数原理,将各齿轮传动件动态啮合力的时间历程... 详细信息

建立风电齿轮传动系统的动力学模型,考虑风载和齿轮系统设计参数的随机性,利用随机抽样法和Runge-Kutta法求解系统的动态响应,经统计分析得到各齿轮传动件动态啮合力的统计特征。根据雨流计数原理,将各齿轮传动件动态啮合力的时间历程转化为一系列变幅疲劳载荷谱,采用Geber二次曲线等效方法计算得到相应的等效应力幅值和频次。应用概率疲劳累计损伤理论,建立风电传动系统及其齿轮传动件的动力可靠度模型。计算得到各参数随机变异时系统动力可靠度随时间的变化规律,分析参数随机性对齿轮传动件动力可靠度的影响,并将计算结果与Monte-Carlo法的计算结果进行对比,为风电齿轮传动系统基于动力可靠度的优化设计提供了参考。

关键词：随机载荷随机参数风力发电机齿轮传动系统动力可靠性

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齿轮传动系统关键零部件故障状态识别方法研究

齿轮传动系统关键零部件故障状态识别方法研究

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作者：白丽丽太原理工大学

学位级别：博士

齿轮传动系统作为机械装备中广泛使用的动力传动部件,其运行的安全性和可靠性直接关系到整个装备的工作寿命和效率。众所周知,齿轮传动系统通常运行在高速重载的工作条件下,其关键零部件一旦发生故障往往会导致整个传动系统无法正常运... 详细信息

齿轮传动系统作为机械装备中广泛使用的动力传动部件,其运行的安全性和可靠性直接关系到整个装备的工作寿命和效率。众所周知,齿轮传动系统通常运行在高速重载的工作条件下,其关键零部件一旦发生故障往往会导致整个传动系统无法正常运转。因此,对齿轮传动系统中关键零部件的故障诊断技术开展深入的研究,并提出一种实用可靠的故障诊断方法,对准确预测和掌握零部件失效的规律,避免造成重大的经济损失、重大事故和人员伤亡等情况,具有重要的工程意义。由于故障诊断的本质即是模式识别和分类的过程,因此通过利用这些关键零部件的运行信息来分类识别设备的相关运行状态是机械系统故障诊断的重要内容。本学位论文将齿轮传动系统中的关键零部件——齿轮、轴承作为研究对象,围绕其在故障状态识别领域中的关键问题,即信号降噪、故障特征提取、故障特征选择、故障状态识别等方面展开了研究。首先,结合了机械传动系统的工程应用,回顾了其关键零部件的故障演化机理、数据获取方法、信号处理和特征提取方法、状态识别和寿命预测技术的国内外研究现状,归纳出了其研究的优缺点,提出了本文的研究内容和研究路线。其次,分析了从原始振动信号中提取可以表征故障状态的时域特征参数、频域特征参数、时频域特征参数的基础上,引入了更为敏感的熵特征参数。综合这些特征参数构建了混合域的高维特征向量来全面描述齿轮传动系统的故障状态。另外,根据相关原理设计了齿轮和轴承故障诊断的试验台,为后续的研究提供了试验验证的平台。由于噪声是故障特征信息提取的最主要障碍,实际中采集的振动信号往往混入噪声,而常规的降噪方法难以有效处理非线性、非平稳性信号中的噪声,故本文提出了一种基于完整的自适应噪声集成经验模态分解(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,CEEMDAN)、排列熵(Permutation Entropy,PE)和时频峰值滤波(Time-Frequency Peak Filtering,TFPF)相结合的降噪算法。该方法将排列熵作为判定指标,将CEEMDAN分解后的本征模态函数用不同窗长的TFPF方法进行滤波,很好地权衡了TFPF方法在噪声抑制和信号保真两方面的矛盾。通过仿真和实测信号的试验研究表明,该方法降噪后信噪比明显提升,且可以成功从微弱信号中提取出故障特征。针对单尺度特征在表征故障状态时的片面性和局限性,本文提出了一种基于非线性熵的故障特征提取算法。该算法利用CEEMDAN分解后的各个本征模态函数的PE值形成多尺度的特征向量,并用粒子群寻优的支持向量机(Support Vector Machine Optimized by Particle Swarm,PSOSVM)进行状态识别,进一步体现了引入熵特征的必要性以及多尺度熵的全面性。通过试验验证了该算法在轴承的故障检测和分类方面具有有效性和鲁棒性,并通过与其他多种特征提取的方法对比证明了该算法的稳定性更好,分类的正确率更高。最后,鉴于提取的混合域高维特征向量集中存在的相关性和冗余性,从而严重影响了后续的状态识别性能,本文引入了一种基于鲸鱼算法优化的有监督的核熵成分分析算法(Supervision Kernel Entropy Component Analysis with Whale Optimization Algorithm,WOSKECA),旨在以更少的特征成分表征更多的有效信息。该算法利用主要核熵得分数据来对特征进行选择约简,剔出冗余特征;利用样本的类别信息,引入有监督的学习方式,不仅保留了原始特征集的内在熵结构,同时保证了分类识别准确性更高;利用鲸鱼优化算法寻找最适合核熵成分分析算法的核参数,降低了获取故障状态信息的专业性与主观误差。该方法不仅提升了故障特征提取的效果,同时也确保了关键信息的完整性与凝聚性。最后将包含复合特征信息的敏感特征参数输入PSOSVM分类器中,实现了齿轮传动系统关键零部件的故障类型及严重程度的状态分类识别。

关键词：齿轮传动系统故障诊断状态识别降噪核熵成分分析鲸鱼优化算法

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齿轮传动系统振动特性辨识及声辐射机理研究

齿轮传动系统振动特性辨识及声辐射机理研究

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作者：邵忍平西北工业大学

学位级别：博士

该文的研究得到了航空科学基金项目\"航空动力齿轮传动系统扭振特性辨识方法研究\"的支持.该文提出了一种新的动力学分析方法,即用辨识理论来确定齿轮系统动态特性的方法,提出了齿轮传动系统振动特性辨识的通用方法-时域法、... 详细信息

该文的研究得到了航空科学基金项目\"航空动力齿轮传动系统扭振特性辨识方法研究\"的支持.该文提出了一种新的动力学分析方法,即用辨识理论来确定齿轮系统动态特性的方法,提出了齿轮传动系统振动特性辨识的通用方法-时域法、频域法以及时频分布辨识方法,研制了一套实用的识别软件,解决了复杂齿轮系统理论上建模分析的不精确性,满足了工程需要.该文提出了研究齿轮传动噪声的声学分析方法,给出了齿轮传动结构振动自鸣噪声和冲击加速度噪声的计算方法,解决了齿轮传动噪声的预报问题,可直接对齿轮传动噪声进行预估,为齿轮系统的降噪和低噪声设计提供了理论依据.考虑到齿轮啮合刚度的波动、传动误差、间隙以及轴承支承刚度的影响,对齿轮减速器系统进行了理论模与分析,得出了系统动态特笥随啮合周期而发生变化的结论,并与实验进行了对比分析.对于带有旋翼的齿轮传动系统,按照集中质量模型及空间有限元模型进行了综合建模和在线实验识别,得到了相同的结论即旋翼齿轮传动系统的动态特性(固有频率、固有振型、模态阻尼等)随旋转速度不同而发生变化,呈现一种\"动态\"固有特性,这一结论可以用来指导该类系统的动态设计.从时域和频域两方面探索了齿轮系统识别的通用方法,研究了时间序列分析法、随机减量法、ITD法以及导纳圆拟合法、复模态参数迭代法,并提出了一种新的时频分布辨识方法,通过与时域和频域辨识方法对比,得出了时频分布辨识方法具有识别精度高、可靠等优点,是一种具有发展前景的识别方法,可用于任何齿轮系统的识别之中.针对以往对齿轮噪声的研究,大多采用加阻尼、修形、提高加工精度等措施来降噪这一客观情况,该文提出了应用声学理论研究齿轮及系统噪声的声学分析的思想,分析了噪声产生的根源,研究了振动模态参数与声学模态参数之间的定量关系,以及加工误差、弹性变形、冲击力、冲击速度、冲击时间对噪声的影响程度,并进行了实验验证,可用于对其噪声预估.

关键词：齿轮传动系统振动特性辨识声辐射噪声预估

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高速大功率密度齿轮传动系统的干摩擦阻尼环减振特性研究

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机械工程学报 2017年第21期53卷 37-45页

作者：冯海生王黎钦彭波赵小力郑德志哈尔滨工业大学航空宇航摩擦学研究室哈尔滨150001 中国运载火箭技术研究院北京100076

以干摩擦阻尼环对高速大功率密度齿轮传动系统减振特性的影响为研究对象,在考虑干摩擦阻尼环减振作用、轮齿时变啮合刚度、啮合传动误差的基础上,建立干摩擦阻尼环齿轮传动系统的弯扭轴耦合多体动力学模型。设计一套输入最高转速为36 00... 详细信息

以干摩擦阻尼环对高速大功率密度齿轮传动系统减振特性的影响为研究对象,在考虑干摩擦阻尼环减振作用、轮齿时变啮合刚度、啮合传动误差的基础上,建立干摩擦阻尼环齿轮传动系统的弯扭轴耦合多体动力学模型。设计一套输入最高转速为36 000 r/min、油润滑的齿轮传动系统干摩擦阻尼环减振试验系统,并验证了动力学模型的有效性。研究干摩擦阻尼环结构参数对齿轮传动系统减振特性的影响。结果表明:针对高速大功率密度齿轮传动系统,干摩擦阻尼环具有良好的减振特性,降幅比可以达到20%;通过优化阻尼环结构参数如外圆直径(阻尼环与轮缘间的过盈量)、厚度、宽度等可使齿轮传动系统获得最优减振效果。

关键词：齿轮传动系统减振特性高速大功率密度干摩擦阻尼环

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齿轮传动系统虚拟可靠性试验方法的研究

齿轮传动系统虚拟可靠性试验方法的研究

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作者：李昌东北大学

学位级别：博士

机械多体系统由于在制造和装配过程中存在误差，导致系统本身存在一定的随机性。对机械多体随机系统进行动态特性分析具有重要意义。飞机、火箭与船舶结构以及受地震载荷作用的框架结构设计，特别是对于武器部件结构的设计，均需要进行... 详细信息

机械多体系统由于在制造和装配过程中存在误差，导致系统本身存在一定的随机性。对机械多体随机系统进行动态特性分析具有重要意义。飞机、火箭与船舶结构以及受地震载荷作用的框架结构设计，特别是对于武器部件结构的设计，均需要进行动力分析。由于对机械多体系统动力分析的复杂性，加之考虑随机因素的影响，所以一直以来机械多体随机系统动态特性分析都是结构分析领域的难点。因此，在实际工作中迫切需要一种计算大型随机多体系统动态响应的有效方法。\n 近年来，机械可靠性设计已进入了实用阶段，为解决多体随机系统的动力分析问题提供了有效途径。机械系统可靠性理论一般是建立在概率统计的大数定律和中心极限定理基础上的。进行机械零部件的强度可靠性计算与分析，首先必须获取应力的大样本数据，并由此得到应力的分布规律;进行机构动作可靠性分析也同样需要获取机构瞬态运动特性的大样本数据。由于机械产品可靠性工作起步较晚，因此实际工程中可靠性数据积累明显不足。同时，为获得机械可靠性数据需要投入大量的人力、物力和财力。因此，机械可靠性的设计与分析工作往往因缺乏可靠性数据而难以开展。对于大型重要的机械设备而言，这方面问题更为严重。\n 本文将可靠性理论与先进的动态虚拟试验技术相结合，提出一种虚拟可靠性试验方法，为进行多体随机系统动力学分析提供了有效途径。并以齿轮传动系统为研究对象，在全工况下对其进行了虚拟可靠性试验分析，以定量的概率反映系统各类随机误差对其动态特性的影响。主要研究工作如下:\n (1)建立了深沟球轴承接触载荷和变形的理论计算模型，推导了轴承滚珠与内、外圈之间接触刚度的计算方法。运用Newton-Raphson迭代法，以6408轴承为例进行了计算求解，得出载荷参数对其变形的影响规律。推导了轴承滚珠和内、外圈之间的最小油膜厚度、油膜刚度和等效综合接触刚度的计算公式，为虚拟试验奠定了基础。\n (2)对机构动作可靠性的理论和方法进行研究。在此基础上，提出一种对机械多体系统进行虚拟可靠性试验的方法，可有效分析各类随机误差对系统振动特性的影响。\n (3)对深沟球轴承进行了刚性接触虚拟可靠性试验研究。以ADAMS软件为平台，建立轴承参数化虚拟试验样机。利用ADAMS二次开发技术，通过编写产生服从正态分布伪随机数的自定义程序实现对轴承各类随机误差的有效模拟。利用ADAMS/View语言编写循环仿真程序，实现对虚拟试验样机的多次虚拟试验，并自动保存虚拟试验的结果文件。利用VC++6.0编制可靠性求取程序，自动实现对试验数据的处理，求得轴承径向跳动的可靠度，为轴承的降噪设计提供可靠依据。\n (4)对齿轮传动系统进行刚性接触虚拟可靠性试验研究。以ADAMS软件为虚拟试验平台，结合Pro/E强大的建模和二次开发技术，建立了包括齿轮副、传动轴、支承轴承和箱体在内的齿轮传动系统参数化虚拟试验样机。利用虚拟可靠性试验技术，以整个系统为研究对象，分析系统各个参数的随机误差和间隙变化对系统动态特性的影响。\n (5)提出一种基于系统结构可靠性的虚拟可靠性试验方法。该方法将概率有限元法和VC++面向对象编程技术相结合，实现对大型复杂多体系统随机问题的有效分析。利用C语言编制产生服从正态分布伪随机数程序实现对系统中各类随机误差模拟，根据仿真次数的不同随机改变确定性有限元程序中的系统参数，从而自动实现对多体系统的多次虚拟试验分析。\n (6)对深沟球轴承进行柔性接触虚拟可靠性试验。试验中，分别利用ANSYS隐式求解器和LS-DYNA显式求解器实现对轴承接触应力的数值计算。设计了轴承变形实验台，对球轴承不同载荷作用下的变形进行测量试验。将理论计算、有限元分析及试验结果进行对比，验证了有限元计算模型的合理性。在此基础上，提出一种对深沟球轴承随机误差进行可靠性灵敏度分析的有效方法，并以6408轴承作为算例，进行了可靠性灵敏度分析。通过轴承虚拟可靠性试验技术可有效分析各类随机误差对轴承系统动态接触应力和疲劳可靠性的影响。\n (7)对齿轮传动系统进行柔性接触虚拟可靠性试验。将VC++6.0编程技术与APDL相结合建立包括齿轮副、传动轴、联结键和箱体在内的齿轮传动系统参数化有限元模型。利用ANSYS求解器对齿轮啮合进行仿真试验，分析了齿轮各参数对最大接触应力的影响规律。在齿轮试验机上进行齿轮静载条件下齿根弯曲应力测量试验，验证了有限元模型的合理性。在此基础上，利用ANSYS概率设计技术实现对齿轮各参数随机误差的可靠性灵敏度分析。以LS-DYNA对传动系统进行求解计算，获取系统内部的接触应力，从而为系统疲劳可靠性分析提供计算依据。

关键词：齿轮传动系统动力学分析可靠性理论虚拟实验

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基于有限单元法的多间隙耦合齿轮传动系统非线性动态特性分析

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振动与冲击 2010年第2期29卷 46-49,59页

作者：陈小安缪莹赟杨为康辉民重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

针对齿轮传动系统的动态传递误差、单双边冲击状态、脱齿、拍击及混沌现象等复杂非线性动力学问题,在同时考虑齿侧间隙、轴承间隙、时变啮合刚度及齿面摩擦等非线性特性的基础上,首次提出一种基于有限单元法的多间隙耦合齿轮传动系统的... 详细信息

针对齿轮传动系统的动态传递误差、单双边冲击状态、脱齿、拍击及混沌现象等复杂非线性动力学问题,在同时考虑齿侧间隙、轴承间隙、时变啮合刚度及齿面摩擦等非线性特性的基础上,首次提出一种基于有限单元法的多间隙耦合齿轮传动系统的非线性动态特性分析方法。以某单级斜齿轮传动系统为例,利用大型通用有限元分析软件AN-SYS/LS-DYNA建立耦合系统动力学模型,分析支撑状态下耦合系统的非线性动态特性,研究了不同转速及负载力矩对耦合系统非线性动态特性的影响规律。结果表明有限单元法能在满足高精度分析的条件下求解各种复杂工况的齿轮系统非线性动力学问题,为进一步研究齿轮传动系统非线性动力学问题提供有力工具。

关键词：齿轮传动系统多间隙耦合有限单元法非线性动态特性

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减速器齿轮传动系统的稳态热分析及试验研究

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西北工业大学学报 2002年第1期20卷 32-35页

作者：马璇李建华陈国定西北工业大学机电工程学院陕西西安710072

以ZD－10减速器齿轮传动系统为研究对象，用热网络法建立了该传动系统的热平衡方程组，建立了热阻，功率损失，对流换热系数计算模型，计算了该传动系统在有润滑条件下的稳态温度场，并进行了相应的试验研究。这对于武装直升机传动系统... 详细信息

以ZD－10减速器齿轮传动系统为研究对象，用热网络法建立了该传动系统的热平衡方程组，建立了热阻，功率损失，对流换热系数计算模型，计算了该传动系统在有润滑条件下的稳态温度场，并进行了相应的试验研究。这对于武装直升机传动系统生存能力的研究是十分有意义的。

关键词：热地功率损失对流换热系数温度场减速器齿轮传动系统武装直升机试验研究稳态热分析

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齿轮传动系统动力学特性的有限元分析及试验方法研究

齿轮传动系统动力学特性的有限元分析及试验方法研究

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作者：杨晓宇中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）

学位级别：博士

一般机械结构总是由许多零部件通过不同种类的结合部联结而成,理论与试验分析表明,零部件之间联接的结合条件对结构性能的理论计算精度,特别是对结构动态特性的有限元计算精度影响很大。所以,要精确建立结构的有限元模型,进行结构的动... 详细信息

一般机械结构总是由许多零部件通过不同种类的结合部联结而成,理论与试验分析表明,零部件之间联接的结合条件对结构性能的理论计算精度,特别是对结构动态特性的有限元计算精度影响很大。所以,要精确建立结构的有限元模型,进行结构的动力分析和动态设计,就必须准确了解结合部特性。然而,进行结构结合部动态特性的研究一直是动力学研究领域的难点之一,虽然国内外学者对此已作过许多努力,提出不少结合部动力学参数的识别与分析方法,但至今仍没有一套比较成熟的理论与方法。齿轮传动系统由箱体、传动轴、齿轮副以及传动轴的支承部分组成,它是各种机器和机械装备中应用最为广泛的动力和传动形式。齿轮系统中具有轴与轴承支承结合部,以及轮齿啮合结合部,尤其是轴承的支承刚度对轴系以及整个齿轮系统的动力学特征有重要的影响。本文以具体的齿轮减速器系统为研究对象进行理论建模,并采用动态试验和参数识别技术,在实际安装情况下识别出结合部等效参数,将识别的参数应用于有限元分析中,得出较为切合实际的进行动力学分析的有限元模型。本文基于振动理论、模态及动力响应有限元分析法以及结构模态测试方法三者结合,对齿轮传动系统振动的动力特性预估这一问题提出了一套具有理论和实用价值的分析和试验方法,实现了利用有限元法对齿轮传动系统固有特性和动力响应进行较精确的仿真分析。全文的研究内容及结果如下: 1.将齿轮传动系统划分为传动系统(齿轮轴)和结构系统(箱体),以集中质量法建立齿轮传动系统的弯-扭-轴-摆多自由度振动的动力学模型; 2.利用试验模态分析法识别出系统各结合部的模态参数,并用坐标转换法得出相应的物理参数; 3.分别建立齿轮传动系统和结构系统的三维动力有限元模型,利用试验模态分析识别的结合部物理参数,给出理论模态分析结果; 4.应用齿轮传动系统多自由度振动分析模型和箱体有限元分析模型相结合的方法,计算了由齿轮-传动轴-轴承-箱体组成的齿轮系统的动态响应,给出了齿轮箱受迫振动的位移-时间历程; 5.对整个齿轮传动系统进行了试验模态分析,试验结果与有限元分析结果吻合良好。进行了误差分析。本文研究结果表明,本文提出的有限元和试验分析方法具有良好的模拟精度,达到了对齿轮系统进行动态特性分析的要求,其方法可应用于工程实际问题的分析。

关键词：齿轮传动系统多自由度振动有限元仿真试验模态分析

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