【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于动力学分析，具体涉及基础冲击环境下齿轮-转子-轴承系统瞬态接触动力学分析方法。
技术介绍
1、在齿轮-转子-轴承系统中，制造/装配误差的存在是不可避免的，通常还会人为引入主动误差-齿面修形来改善齿面啮合质量。制造/装配和齿面修形引入的齿面分布式误差将会使齿面实际啮合状态与标准齿面的啮合状态有所不同。当齿面误差较大或负载扭矩较小时，在变形协调条件的约束下，啮合齿面上误差较大的理论接触区域可能并不能实现接触，从而出现齿面部分脱啮现象。在齿轮系统的实际运转过程中，不同转速下啮合齿面之间还伴随着不同幅值的相对振动位移，振动位移更会使齿面的实际接触状态与准静态条件下的接触状态产生差异，齿面实际接触状态的差异将直接导致齿轮副时变啮合刚度和综合啮合误差与准静态条件下的结果不同。另外，当齿轮-转子-轴承系统应用于船舶动力传动装置等舰载设备时，源自水下经由基础的冲击激励也会显著影响齿轮-转子-轴承系统的工作状态。因此，在基础冲击环境下，齿轮-转子-轴承系统的工作状态除了受时变啮合刚度、综合啮合误差等内部激励的影响之外，还受到基础冲击激励这一外激励的影响，其基础冲击激励引起的系统振动还会进一步与内部激励交互耦合。目前，关于基础冲击环境下齿轮-转子-轴承系统瞬态接触动力学分析方法的相关数学模型还未见公开报道。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供基础冲击环境下齿轮-转子-轴承系统瞬态接触动力学分析方法。
2、基础冲击环境下齿轮-转子-轴承系统瞬态接触动力学分析方法，包括以
3、步骤1：输入齿轮-转子-轴承系统中所有节点位移初值列向量q0和速度初值列向量
4、步骤2：设置积分步长δt、参数α，β，计算积分常数；
5、
6、步骤3：构建基础冲击环境下齿轮-转子-轴承系统瞬态接触动力学模型，获取t+δt时刻的齿轮-转子-轴承系统的质量矩阵m、刚度矩阵k和阻尼矩阵c；计算加速度初值列向量
7、基础冲击环境下齿轮-转子-轴承系统的瞬态接触动力学模型为：
8、
9、其中，f0＝f+k[q(t)]e[q(t)]+p(t)；k[q(t)]为齿轮-转子-轴承系统的瞬时刚度矩阵；e[q(t)]为齿轮-转子-轴承系统的瞬时综合啮合误差向量；f为齿轮-转子-轴承系统的输入输出静载荷向量；p(t)为t时刻的基础冲击载荷向量；
10、加速度初值列向量为；
11、
12、步骤4：计算有效刚度矩阵keqv；
13、keqv＝k+a1m+a2c
14、步骤5：计算t+δt时刻的有效载荷
15、
16、步骤6：计算t+δt时刻的位移qt+δt：
17、
18、步骤7：根据t+δt时刻的位移和载荷插值更新该时刻的齿轮副瞬时啮合刚度和瞬时综合啮合误差，并返回步骤4，采用不动点迭代法迭代求解，直到t+δt时刻的位移qt+δt，有效刚度矩阵keqv和有效载荷三者达到稳态；
19、步骤8：计算t+δt时刻的加速度和速度
20、
21、
22、步骤9：若积分时间达到设定时间或者满足连续两个周期的位移响应相对误差达到收敛条件，则求解结束输出副啮合动载荷列向量fd、齿面瞬时三维接触应力矩阵sd以及系统所有节点的振动位移矩阵qd；否则，令t＝t+δt，返回步骤3。
23、进一步地，步骤3.4：完成各单元动力学模型的建立之后，根据各单元的连接关系，基于结构有限元法组装得到系统质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵；将各个轴承支承位置的基础冲击加速度施加于各个轴承-大质量单元的大质量节点，再将输入扭矩和负载扭矩施加在相应节点的扭转自由度，得到基础冲击环境下齿轮-转子-轴承系统的瞬态接触动力学模型；
24、基础冲击环境下齿轮-转子-轴承系统的瞬态接触动力学模型的矩阵形式为：
25、
26、进一步，将上式改写为：
27、
28、其中，f0＝f+k[q(t)]e[q(t)]+p(t)。
29、本专利技术的有益效果在于：
30、本专利技术根据变形协调条件建立每个啮合位置的接触方程，采用黄金分割法求解得到时变啮合刚度和静态传递误差，并进一步构造以扭矩为变量的循环求解格式，分别得到时变啮合刚度和静态传递误差对齿轮副扭矩的映射矩阵；将基础上不同位置的频域实测冲击载荷谱转换为时域信号，将转换后的时域加速度激励信号施加于齿轮-转子-轴承系统，建立基础冲击环境下齿轮-转子-轴承系统瞬态接触动力学方程；构造基础冲击环境下齿轮-转子-轴承系统瞬态接触动力学方程的迭代求解方法，得到基础冲击环境下齿轮副啮合动载荷和齿面动态接触应力等瞬态接触动力学响应。本专利技术可以有效用来评估基础冲击环境下齿轮-转子-轴承系统的轴系动强度和齿面接触动强度。
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1.基础冲击环境下齿轮-转子-轴承系统瞬态接触动力学分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基础冲击环境下齿轮-转子-轴承系统瞬态接触动力学分析方法，其特征在于：所述步骤3中基础冲击环境下齿轮-转子-轴承系统瞬态接触动力学模型的构建方法具体为：
【技术特征摘要】
1.基础冲击环境下齿轮-转子-轴承系统瞬态接触动力学分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基础冲击环境下...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵松涛，常山，杨龙，袁冰，汤鱼，孙向志，张晓旭，赵明达，马博昭，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七〇三研究所，
类型：发明
国别省市：
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