导　　师： 谢存禧

学科专业： H0203

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 本文围绕钢/塑齿轮组合行星传动系统的动力学问题进行了相关研究，在钢/塑齿轮组合行星传动系统的动力学建模、动力学特性以及实验等方面，开展了深入研究，取得了一些成果，主要内容包括：
　　 建立了行星齿轮传动系统的平移-扭转耦合动力学模型和有限元模型，推导了系统运动微分方程。采用有限元法对钢齿轮副、塑料齿轮副以及钢/塑齿轮副的啮合刚度进行了计算，并对各组合齿轮副的时变啮合刚度进行了对比，发现塑料齿轮的引入能显著地改变时变啮合刚度的波形，减小啮合刚度突变次数，降低啮合冲击。
　　 提出了一种简洁预估行星传动系统振动强度的模态能量方法，利用该方法研究了不同组合方式下行星传动系统的振动能量分布问题。发现与行星轮有关的振动能量是影响系统振动强度的主要因素，通过降低与行星轮有关的振动能量能明显降低系统的振动强度。组合方式对系统的固有振动特性影响较大，合理地选择组合方式不但可使系统的低阶固有频率提高而且还能有效地降低系统的振动能量。
　　 基于参数摄动理论建立了啮合刚度、构件的支承刚度、质量以及转动惯量等构件参数与各组合行星传动系统固有特性和振动能量之间的关系式，研究了构件参数对系统固有特性和振动强度的影响，研究表明构件参数对系统固有特性和振动强度的影响程度各不相同，正确地选择构件参数不但能有效地提高组合传动系统的低阶固有频率，而且还能显著降低系统的振动强度。
　　 探讨了运行条件、组合方式以及构件参数对组合传动系统齿轮副啮合动载荷的影响。发现塑料齿轮的引入在很大程度上降低了行星齿轮传动系统的啮合动载荷；组合方式及其构件参数对啮合动载荷影响显著；运转速度对不同组合系统啮合动载荷的影响各不相同，采用钢质行星轮的系统其啮合动载荷受转速影响较大，若采用塑料行星轮则其影响不大。
　　 对不同组合方式和运行条件下各组合系统的动力学特性进行了实验研究，并对各组合系统的振动频谱进行了细致地分析，建立了系统频谱组成关系式，深入研究了塑料齿轮引入对系统频谱的影响。研究表明塑料齿轮的引入能有效地抑制行星齿轮传动系统中齿轮啮合频带和高频带振动，在一定程度上降低了系统的振动强度；组合方式对行星齿轮传动系统的动力学特性产生很大的影响，合理地采用钢/塑齿轮组合行星传动能显著地降低系统的振动和噪声；各组合系统的振动和噪声均随转速的增加而不同程度地增大，其中含塑料行星轮的组合系统随负载的增加其振动强度有所下降。当达到一定运行条件时，各组合行星齿轮传动系统中与啮合频率相关的谱峰均发生了分叉现象，在由谱峰分叉通往周期窗口或较多数目分叉的过程中，系统的振动强度急剧增大。

关 键 词： 组合方式 行星齿轮 塑料齿轮 行星传动系统 动力学特性 有限元法 参数摄动

分 类 号： [TH132.425]

领　　域： [机械工程]