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摘要:本发明提供一种多源激励下人字齿行星传动系统动力学的建模方法,包括以下步骤:S1.分析和设计人字齿行星传动系统激励;S2.设计人字齿行星传动动力学模型参数;S3.计算啮合力、摩擦力;S4.建立人字齿行星传动系统的动力学模型。本发明综合考虑太阳轮偏心误差、行星轮偏心误差、齿形误差、齿面摩擦、齿面温升齿廓变形的人字齿轮副啮合误差、时变啮合刚度和齿侧间隙,解决人字齿非线性动力学模型建立方法的单一性、耦合动力学影响因素考虑不全面的问题。
主权项:1.多源激励下人字齿行星传动系统动力学的建模方法,其特征在于,包括以下步骤:S1.分析和设计人字齿行星传动系统激励;S2.设计人字齿行星传动动力学模型参数;S3.计算啮合力、摩擦力;S4.人字齿行星传动系统动力学模型的建立;具体步骤如下:步骤一、分析人字齿行星传动系统太阳轮和行星轮的偏心误差、啮合误差、时变啮合刚度、齿侧间隙、磨损、润滑、齿面温升、陀螺效应多元激励对系统振动特性的影响;步骤二、针对人字齿行星传动齿轮副结构特点,研究中利用有限元分析理论,采用Timoshenko梁单元等效人字齿轮中间轴段,建立人字齿轮中间轴段的动力学模型并推导其特征参数矩阵;步骤三、计算行星传动系统啮合副啮合力、摩擦力;步骤四、在推导人字齿行星传动系统的动力学微分方程时需要有前提假设;再对传动系统的太阳轮-行星轮、行星轮-齿圈、行星架-行星轮这三个基本子系统进行模型推导,然后用梁单元公式将左右两侧的斜齿轮结合起来,最后获得人字齿行星传动系统的动力学模型;所述的步骤一具体为:1考虑偏心误差、齿面磨损和齿面温升的齿廓误差的系统的啮合误差激励为 式中,Es,Epi分别为太阳轮、行星轮、行星架和齿圈的偏心误差;βs,βpi分别为太阳轮、行星轮、行星架和齿圈偏心误差的初始相位;分别为太阳轮-行星轮啮合副和行星轮-齿圈啮合副齿廓误差,Tm为人字齿行星传动系统啮合周期;为第i个太阳轮-行星轮副的啮合位置角,为第i个内齿圈-行星轮副的啮合位置角;2将斜齿轮等效为若干直齿轮片,采用材料力学法计算考虑齿面温升和齿面磨损的人字齿轮副时变啮合刚度;在t时刻时第i个直齿的啮合刚度kit: 式中,分别为在t时刻时第i个直齿的赫兹接触刚度、弯曲刚度、剪切刚度、轴向压缩刚度和齿根圆角基础刚度;在t时刻处于啮合区的所有直齿轮的啮合刚度之和即为斜齿轮的啮合刚度: 将一个啮合周期的所有时刻的啮合刚度计算出来即获得考虑齿面磨损和齿面温升齿廓变形的时变啮合刚度;3齿侧间隙受到齿面磨损和齿面温升齿廓膨胀的影响,齿面磨损会导致齿侧间隙增大,但齿面温升会使齿廓膨胀导致齿侧间隙减小,实际齿侧间隙变为:bn=b0+h1+h2-GT1-GT2式中,b0为初始间隙;h1、h2为啮合点在两齿轮上的磨损量;GT1、GT1为两齿轮热膨胀齿廓的变形量;4啮合过程中,由于两齿轮的几何结构参数不同,节点处除外在啮合点处主从动轮的线速度不同,因此齿轮传动过程中齿面存在相对滑动,在接触齿面处产生摩擦,齿面摩擦力Ff表示为:Ff=sgnvsμFNFN为正压力,sgnx为符号函数代表摩擦力方向系数,其表达式为:
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