文档介绍：基于MATLAB的齿轮传动系统动态特性数值分析
朱延松,潘地林
(安徽理工大学,安徽淮南 232001)
摘要:在齿轮系统动力学基本理论基础上,系统地研究了齿轮传动系统的多自由度系统动力学行为。在MATLAB环境下开发了相应的自适应系统动力学求解程序,程序可以根据齿轮系统的传动级数建立相应的自由度动力学模型。从而进行系统模态分析,振动的相位分析以及频率分析,比较全面地分析了齿轮传动系统的动态特性。
关键词: 数值模拟; 动态特性; 模态分析; 振动相位
Abstract:Based on the basic theory of gear system dynamics, the multi-degree-of-freedom dynamics behaviors of single branch of gear transmission system is studied systematically. The relevant adaptive system dynamics program has been developed in the MATLAB framework. According to transmission stages of gear system, the application can automatically establish the dynamic model of corresponding degrees of freedom to analyze the system mode、vibrancy format and frequency。
Key words:Numerical value simulation;Dynamic character; modal analysis;vibrancy format
1 引言
扭转型分析模型是仅考虑系统扭转振动的模型,在齿轮系统的振动分析中,若不考虑传动轴的横向和轴向弹性变形以及支承系统的弹性变形,则可将系统简化成纯扭转的振动系统,相应的分析模型称为扭转型分析模型。在目前的工程应用中,这种模型已能基本满足计算的精度要求。
本文的研究对象是以EBH-120型掘进机截割减速器为原型,该减速器为三级外啮合传动系统。对于减速器系统,其箱体振动和噪声主要由于齿轮啮合时的振动引起,所以研究系统中齿轮副的振动机理和动态特性,对于该减速器具有重要意义。
2 齿轮系统动态特性的概述
齿轮系统动态特性是指齿轮系统在工作过程中所表现出来的动力学行为,只要包括齿轮啮合动载荷,齿轮系统与齿轮结构的固有特性(固有频率和振型),齿轮系统的动态响应及其时域和频域的特性等。
齿轮系统动力学研究的目标,是确定和评价齿轮系统的动态特性,从而为设计高质量的齿轮系统提供理论指导。齿轮系统的动态特性包括一下几个方面的内容:
一、固有特性
固有特性指系统的固有频率和振型。齿轮系统固有特性分析主要包括:利用集中参数法求出齿轮传动系统的固有频率和振型;利用灵敏度分析与动态优化设计方法研究系统结构参数和几何参数与固有频率和主振型关系,进行结构动力修改,提高改善系统的固有特性。
二、动态响应
在动态激励作用下齿轮系统的响应主要包括轮齿动态啮合力和轮齿激励在系统中的传递以及传动系统中