基于齿面摩擦的人字齿行星齿轮传动系统动力学研究

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1、中图分类号：TH132.1论文编号：102870515-S156学科分类号：080203硕士学位论文基于齿面摩擦的人字齿行星齿轮传动系统动力学研究研究生姓名王浩飞学科、专业机械设计及理论研究方向机械CAD及自动化指导教师陆凤霞副教授南京航空航天大学研究生院机电学院二О一五年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectricalEngineeringDynamicAnalysisoftheDoubleHelicalPlanetaryGearT

2、rainsconsideringToothFrictionAThesisinMechanicalEngineeringbyWangHaofeiAdvisedbyAssociateProf.LuFengxiaSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2015承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或

3、其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要人字齿行星齿轮传动具有传动效率高、结构紧凑、承载能力大及轴承轴向负载低等优点，因此被广泛应用于船舶、汽车、航空等领域。由于结构及工况参数复杂，人字齿行星齿轮传动系统内部激励形式多样，其振动及噪声问题较为严重。若再考虑啮合过程中齿面摩擦力的影响，则系统动力学特性会愈加难以预测。基于此，本文开展基于齿面摩擦的人字齿行星齿轮传动

4、系统动力学研究，主要包括人字齿轮传动齿面摩擦激励分析、含齿面摩擦的人字齿轮副动力学研究、人字齿行星齿轮传动系统动力学建模及含齿面摩擦的人字齿行星齿轮传动系统动力学特性研究。在人字齿轮传动摩擦激励分析中，基于人字齿轮的啮合特性分析了时变接触线的特性，对比了不同摩擦系数计算模型的差异，研究表明，基于弹流润滑理论(EHL)得到的摩擦系数更接近实际情况；采用数值积分的方法研究了轮齿动态啮合力、齿面摩擦力及摩擦力矩。在含齿面摩擦的人字齿轮副动力学研究中，建立了考虑齿面摩擦、时变啮合刚度、齿侧间隙和误差的空间弯-扭-轴耦合的人字齿轮副动力学模型，分析了齿面摩擦对人字齿轮副周期振动的影响；

5、同时，对比了有无考虑齿面摩擦两种情况下人字齿轮副的位移分岔图并通过最大lyapunov指数研究了齿面摩擦对人字齿轮副混沌分叉特性的影响。在人字齿行星齿轮传动系统动力学建模中，建立了人字齿行星齿轮传动系统空间三维弯-扭-轴耦合的动力学模型；分析了各啮合副间的弹性变形协调条件；推导了传动系统中各子结构的动力学微分方程；分析了系统时变啮合刚度及误差激励形式；对系统动力学微分方程进行整理和化简，并对其进行量纲一化和消除刚体位移处理。在含齿面摩擦的人字齿行星齿轮传动系统动力学特性研究中，通过对比有无考虑齿面摩擦两种情况下系统周期振动响应，研究齿面摩擦对系统稳态周期响应的影响；分析了齿面

6、摩擦对系统分岔及混沌特性的影响；分析了两端斜齿轮错位对传动系统周期振动的影响。关键词：齿面摩擦，人字齿轮，混沌，分岔I基于齿面摩擦的人字齿行星齿轮传动系统动力学研究ABSTRACTThemainadvantagesofdoublehelicalgeartransmissioncontainhightransmissionefficiency,compactstructure,highloadingcapacityaswellaslowbearingaxialloadwhichmakeitwidelyusedinaerospace,industrialandmarineship

7、s.Thevibrationandnoiseproblemsofthesystemareseriousduetothecomplicatestructuralparametersandworkingconditonsaswellasthevariousformsoftheinternalexcitations.Anditwillbedifficultwhenconsideringtoothfrictioninthedynamicanalysisofthedouble.Basedontheabove,la