[發明專利]一種耦合振蕩狀態下傳動齒輪箱振動特性分析方法

有效

• 申請號: 201710319737.3
• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN107103146B
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 李玩幽;袁運博;郭宜斌;率志君;劉沖培;劉凱旋;王智永
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種耦合振蕩狀態下傳動齒輪箱振動特性分析方法，包括如下步驟，用傳統的數值計算方法合成時變剛度激勵和傳遞誤差激勵，獲得設定轉速條件下具有周期特性的嚙合齒輪副內部動態激勵；基于柴油機齒輪系統特性?軸系扭振?調速系統耦合振動模型，獲得傳動齒輪系主動輪的瞬時轉速，調整嚙合齒輪副的瞬時嚙合周期，得到修正后的齒輪內部動態激勵；建立傳動齒輪箱的三維有限元模型，對比模態計算結果與實驗測試結果的偏差；將修正后的齒輪內部動態激勵加載到傳動齒輪箱三維有限元模型中齒輪副嚙合接觸線的位置，求解傳動齒輪箱的振動特性。振動特性求解基于柴油機齒輪系統特性?軸系扭振?調速系統耦合振動模型結果更加精確。

技術領域

本發明屬于振動控制工程領域，尤其涉及一種耦合振蕩狀態下傳動齒輪箱振動特性分析方法。

背景技術

在傳統齒輪振動特性研究中，多利用有限元法、數值計算法等獲得周期性齒輪嚙合激勵，據此計算齒輪系統及齒輪箱的振動特性。然而這種根據周期性齒輪嚙合激勵所得嚙合頻率及其倍頻響應，雖然能較好地反映正常工況下的齒輪振動狀態，但是并不能很好地反映在耦合振蕩故障工況下的齒輪實際振動狀態。

基于有限元法、數值模擬法等傳統方法分析齒輪振動特性的研究較為成熟。例如，華北電力大學的程志學對齒輪內部激勵進行了模擬，采用ADAMS對齒輪箱傳動輪系進行了振動特性的仿真，并與實驗測試振動響應對比分析振動特性，但是僅研究了正常工況下齒輪箱傳動系的振動特性(程志學.1.5MW風電機組齒輪箱振動特性分析[D].碩士學位論文,北京:華北電力大學,2014.)；重慶大學的楊成云給出剛度激勵、誤差激勵、嚙合沖擊激勵的數值模擬方法，系統地分析了齒輪系統振動動態響應，對齒輪箱進行了沖擊動力響應分析，預估了齒輪系統的抗沖擊性能，但是并沒有考慮外部轉速波動對齒輪副的剛度激勵、誤差激勵、嚙合沖擊激勵的影響(楊成云.齒輪傳動系統耦合振動響應及抗沖擊性能研究[D].博士學位論文，重慶:重慶大學,2006.)。

針對往復機械的耦合振蕩問題，哈爾濱工程大學的韓霄針對一型特種工作船的柴油機推進軸系及其轉速控制系統，建立了推進軸系扭振與調速控制系統間的耦合模型，成功反演了實船的耦合振蕩故障，但是沒有將齒輪傳動部分考慮在推進軸系扭振模型之中(韓霄.4000噸工作船柴油機調速系統與推進軸系扭振耦合振蕩研究[D].碩士學位論文,黑龍江:哈爾濱工程大學,2015.)；哈爾濱工程大學的李玩幽教授等發明了一種柴油機含凸輪軸的軸系復合振動與調控耦合建模分析系統及分析方法，所建立的包含正時齒輪系的傳動系統復合振動彈性系統模型，僅是將正時齒輪系簡化為由多個轉動慣量和彈性軸段組成的，具有扭轉、回轉、縱向振動復合振動特性的彈性系統，但是并沒有考慮齒輪嚙合內部動態特性對耦合模型的影響，也沒有考慮耦合模型對齒輪嚙合內部動態特性及齒輪振動特性的影響(李玩幽,于姝雯,郭宜斌,陳美龍,率志君,王東華,盧熙群,姜晨醒.一種柴油機含凸輪軸的軸系復合振動與調控耦合建模分析系統及分析方法[P].中國專利,申請公布號:CN105808847A.)。

綜上所述，在傳統的齒輪振動特性研究中，由周期性齒輪嚙合激勵仿真得到的齒輪振動特性不能很好地反映耦合振蕩狀態下的實際振動特性；而針對往復機械的軸系扭振與調控耦合振蕩的研究，由于沒有考慮耦合振蕩特性與齒輪嚙合動態激勵的相互影響，所得到的傳動齒輪箱振動響應與耦合振蕩狀態下的實際振動特性偏差較大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種傳動齒輪箱故障激勵源分析更準確的耦合振蕩狀態下傳動齒輪箱振動特性分析方法。

本發明的目的是這樣實現的：

步驟一：根據傳動齒輪箱中嚙合齒輪副的基本參數，用傳統的數值計算方法合成時變剛度激勵和傳遞誤差激勵，然后將兩種激勵對應點相乘，獲得設定轉速條件下具有周期特性的嚙合齒輪副內部動態激勵；

步驟二：構建柴油機齒輪系統特性-軸系扭振-調速系統耦合模型；