[發明專利]一種柔性支承齒輪傳動裝置自適應建模方法

有效

• 申請號: 201910734964.1
• 申請日: 2019-08-09
• 公開（公告）號: CN110619145B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 王海偉;劉更;劉嵐;吳立言;任亞峰;李健
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F111/04
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 李杰梅

本發明提供了一種柔性支承齒輪傳動裝置自適應建模方法，屬于動力學技術領域，該方法將整個齒輪系統劃分為傳動系統模塊、箱體模塊、隔振器模塊和基礎模塊；傳動系統模塊采用集中質量法提取質量矩陣、剛度矩陣和阻尼矩陣，箱體模塊采用子結構法提取質量矩陣、剛度矩陣和阻尼矩陣；隔振器模塊采用彈簧單元進行建模；基礎模塊采用子結構法提取質量矩陣、剛度矩陣和阻尼矩陣；通過對系統的質量矩陣、剛度矩陣、阻尼矩陣進行組裝，得到完整的耦合系統動力學模型。本發明具有建模方便快速的特點，可以針對不同齒輪、不同傳動型式以及不同隔振型式進行自適應建模。

技術領域

本發明屬于動力學技術領域，具體涉及一種柔性支承齒輪傳動裝置自適應建模方法。

背景技術

合理地預測齒輪系統振動需要在動力學模型中考慮所有主要的機械元件。國內外眾多學者對齒輪系統進行了大量的研究，模型自由度和規模不斷擴大，考慮的因素也越來越全面，更多的耦合關系建立起來。齒輪系統動力學模型的發展經歷了以下階段：1)動載系數模型，2)純扭轉模型，3)嚙合耦合模型，4)齒輪-轉子耦合模型，5)齒輪-轉子-支承系統模型。齒輪-轉子-支承系統模型是各類模型中最一般最復雜的模型，不僅考慮齒輪與轉子之間的耦合效應，還要考慮箱體及其他支承系統與齒輪轉子系統的耦合影響。

目前齒輪系統動力學模以齒輪-轉子耦合模型為主，建模方法主要為集中質量法。在分析箱體振動時常規做法是建立箱體有限元模型并計入非耦合傳動系統模型的軸承激振力，同樣沒有考慮各個系統之間的相互影響。

因此，本申請提供一種柔性支承齒輪傳動裝置自適應建模方法。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的不足，本發明提供了一種柔性支承齒輪傳動裝置自適應建模方法。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種柔性支承齒輪傳動裝置自適應建模方法，將整個齒輪系統劃分為：傳動系統模塊、箱體模塊、隔振器模塊和基礎模塊，具體包括以下步驟：

步驟1、對所述傳動系統模塊，采用集中質量法提取所述傳動系統模塊的質量矩陣、剛度矩陣和阻尼矩陣；

步驟2、對所述箱體模塊，建立所述箱體模塊的有限元模型，提取邊界耦合節點的參數，采用子結構法提取所述箱體模塊的質量矩陣、剛度矩陣和阻尼矩陣；

步驟3、將所述隔振器模塊簡化為彈簧單元，得到隔振器的質量矩陣、剛度矩陣和阻尼矩陣；

步驟4、對所述基礎模塊，建立所述基礎模塊的有限元模型，提取邊界耦合節點的模態參數，利用子結構法提取所述基礎模塊的質量矩陣、剛度矩陣和阻尼矩陣；

步驟5、通過對上述步驟中得到所述傳動系統模塊、箱體模塊、隔振器模塊以及基礎模塊的質量矩陣、剛度矩陣和阻尼矩陣分別進行組裝，并考慮各模塊之間的相互耦合影響，得到完整的耦合系統動力學模型。

優選地，所述步驟1中的傳動系統模塊包括齒輪、軸、軸承，采用集中質量法提取齒輪、軸、軸承的質量矩陣、剛度矩陣和阻尼矩陣，再考慮齒輪、軸、軸承三者之間的耦合作用，得到所述傳動系統模塊的質量矩陣、剛度矩陣和阻尼矩陣。

優選地，所述步驟2具體包括以下步驟：

步驟2.1、在所述箱體有限元模型中各軸承中心處分別建立節點；

步驟2.2、將這些節點分別與相應軸承座圓環面上的節點之間通過剛性梁單元建立變形耦合關系；

步驟2.3、箱體在底座及各螺栓處施加位移全約束；

步驟2.4、將所有軸承中心節點定義為一個超單元并施加主自由度，通過內部自由度的凝聚得到該超單元質量矩陣和剛度矩陣；

步驟2.5、根據子結構理論得到箱體等效質量矩陣、等效阻尼矩陣和等效剛度矩陣。