【技术实现步骤摘要】
一种齿轮传动系统全耦合动力学建模方法
本专利技术涉及齿轮系统动力学
，特别是涉及一种齿轮传动系统全耦合动力学建模方法。
技术介绍
随着社会的进步与发展，振动噪声水平越来越成为评价机械系统性能的一个重要指标。车辆的振动噪声水平直接影响到驾驶人的舒适度和用户体验。生产机械的非正常共振可能会导致机械发生断裂等极端情况，甚至会造成机毁人亡的惨剧。军用舰船的振动噪声水平更是直接决定了它的战场存活率，对战争的走向与发展都会产生深远影响。其中，齿轮系统作为应用最广泛的动力传动系统，其振动噪声水平对整个机械系统的影响巨大。齿轮系统动力学是研究齿轮系统在传递运动和动力过程中的动力学行为的一门科学。经过近百年的发展，齿轮系统动力学的研究已经取得了长足的进步。从最开始的只考虑冲击作用下的单自由度系统发展到后来的弹簧质量模型，再到后来考虑由齿轮副、传动轴、支撑轴承等各子部分构成的复杂弹性机械系统。在此系统的基础上，考虑时变啮合刚度、传递误差等因素的影响。但是随着技术的进步与发展，只考虑齿轮副、传动轴、支撑轴承等齿轮箱内部结构已经不满足新的研究要求。研究表明联轴器等模型对舰船的振动噪...
【技术保护点】
1.一种齿轮传动系统全耦合动力学建模方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：将齿轮传动系统划分为啮合模型、轴段模型、轴承模型、箱体模型和联轴器模型，分别建立啮合模型、轴段模型、轴承模型、箱体模型和联轴器模型，其中，在建立箱体模型时，在箱体上选取有限个质量点，用这些质量点处的等效质量矩阵及等效刚度矩阵代替箱体的质量矩阵及刚度矩阵，建立箱体模型；在建立联轴器模型时，采用有限元的方法建立单膜片模型，然后根据该单膜片模型分别计算膜片的弯曲刚度、扭转刚度、径向刚度和轴向刚度，将这些刚度的矩阵组合起来形成联轴器的刚度矩阵，即联轴器模型；分别读取啮合模型、轴段模型、轴承模型、箱体模型和联轴...
【技术特征摘要】
1.一种齿轮传动系统全耦合动力学建模方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：将齿轮传动系统划分为啮合模型、轴段模型、轴承模型、箱体模型和联轴器模型，分别建立啮合模型、轴段模型、轴承模型、箱体模型和联轴器模型，其中，在建立箱体模型时，在箱体上选取有限个质量点，用这些质量点处的等效质量矩阵及等效刚度矩阵代替箱体的质量矩阵及刚度矩阵，建立箱体模型；在建立联轴器模型时，采用有限元的方法建立单膜片模型，然后根据该单膜片模型分别计算膜片的弯曲刚度、扭转刚度、径向刚度和轴向刚度，将这些刚度的矩阵组合起来形成联轴器的刚度矩阵，即联轴器模型；分别读取啮合模型、轴段模型、轴承模型、箱体模型和联轴器模型中的齿轮参数、轴段参数、轴承参数、箱体参数和联轴器参数，对齿轮传动系统的节点进行编号，根据节点编号计算得到齿轮传动系统的总体质量矩阵、总体阻尼矩阵和总体刚度矩阵，建立如下所示的系统动力学方程：式中，M为总体质量矩阵，C为总体阻尼矩阵，K为总体刚度矩阵，x(t)为总体位移列向量，其一阶和二阶微分分别表示总体速度和加速度，e(t)为综合啮合误差的等效位移，其一阶微分表示综合啮合误差等效速度，P0为系统外载荷列向量，Fs(t)为啮合冲击力列向量；求解动力学方程，得到系统响应。2.如权利要求1所述的一种齿轮传动系统全耦合动力学建模方法，其特征在于，啮合模型的建立过程如下：将齿轮啮合过程中的各向位移向端面啮合线方向投影，再向实际啮合线方向投影，得到齿轮啮合的相对位移在啮合线上的投影，记V为各自由度方向上的振动位移向啮合线方向的投影矢量：式中：rp、rg分别为主、从动齿轮的基圆半径；βb为基圆螺旋角；为端面啮合线与y轴正向的夹角；在啮合模型中将人字齿轮看做两个螺旋角大小相等、方向相反的斜齿轮考虑，主动轮运动微分方程如下：从动轮运动微分方程如下：式中，mi,i＝p,g为主、从动齿轮的质量；I...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘岚，王海伟，刘更，吴立言，龚境一，马栋，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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