论文部分内容阅读
摘要：面齿轮传动作为一种新型的齿轮传动形式,具有高传动比、结构紧凑和扭矩分流等许多优点,被广泛的用于航空航天领域。为了更好地发挥面齿轮传动的优势,面齿轮传动的稳定性、振动和噪声已经成为当前面齿轮研究的热点,因此,本文以非线性振动理论为基础,研究了正交面齿轮的齿面啮合特性、正交面齿轮传动齿对的动力学建模方法及其分岔和混沌等非线性动力学特性。论文的主要研究内容和成果有：(1)、根据面齿轮啮合原理推导其齿面方程,利用数值方法求解面齿轮接触齿面的离散点及其所对应的主曲率和主方向,得到面齿轮啮合过程的接触轨迹。用有限元软件ABAQUS对面齿轮传动齿对进行准静态分析,得到面齿轮齿对在啮合过程中的综合啮合刚度和时变啮合特征参数。(2)、以单对面齿轮直齿轮传动系统为对象,考虑齿轮传动系统中存在的时变啮合刚度和非线性间隙,建立面齿轮传动的单自由度扭转振动动力学模型。利用龙格库塔数值解法求解了面齿轮扭转振动动力学方程；得到了在整个频率范围内的动态响应曲线、分岔图、庞加莱图和频谱图；结合李雅普诺夫指数和Floquet理论分析了面齿轮动态响应的稳定性；研究了传递误差激励和方向旋转半径等参数对面齿轮动态响应的影响规律。(3)、考虑面齿轮传动系统传动轴、支撑轴承、原动机和负载等结构,建立多自由度的面齿轮传动平移-扭转-摆动振动耦合动力学模型。得到多自由度面齿轮动力学模型的动态响应,分析了动态响应的混沌与分岔等非线性特性。发现面齿轮动力学响应中存在的周期运动、倍周期分岔、混沌与跳跃现象以及系统经过倍周期分岔进入混沌的道路。(4)、结合动态响应的相图、分岔图、峰峰值图、均方根值图和频率响应图,研究了啮合刚度、负载和齿侧间隙等因素对面齿轮多自由度平移-扭转-摆动耦合振动模型动态响应的影响规律。(5)、通过滚检实验测试检查面齿轮传动副的接触轨迹和啮合区域,并与理论计算结果和LTCA分析结果进行了对比验证,实验结果一致。通过测试面齿轮传动副输入轴与输出轴在不同转速下的旋转角度,根据传递误差定义,得到了面齿轮传动系统的动态传递误差,并与动力学分析结果对比,所得传递误差曲线形式和幅值一致。图66幅,表7个,参考文献72篇。