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全回转船舶推进轴系的弧齿锥齿轮非线性振动特性研究
| 论文题名： | 全回转船舶推进轴系的弧齿锥齿轮非线性振动特性研究 |
| 关键词： | 弧齿锥齿轮;传动系统;船舶推进轴系;非线性振动;动力学模型;稳态响应 |
| 摘要： | 弧齿锥齿轮传动系统在船舶、航空、航天、汽车等工程领域具有广泛的应用，其工作性能对系统有着重要的影响。特别是船舶推进轴系中的齿轮传动系统，不仅受到自身内部激励的作用，还有复杂的螺旋桨激励等外部激励影响，由于振动、噪声、可靠性等方面的要求，仍然限制了它的应用。为了满足高速、重载、高可靠性等方面的要求，有必要对复杂激励下的弧齿锥齿轮耦合非线性振动机理、动态建模等方面开展进一步的研究。 本文主要针对全回转船舶推进轴系中的弧齿锥齿轮非线性振动特性进行研究，用集中质量法建立系统的动力学模型，研究内外激励耦合作用下的系统振动特性及参数激励对动态特性的影响，研究成果可为复杂激励下的多级齿轮传动系统动力学研究提供理论指导，为全回转船舶推进轴系的减振降噪提供优化设计。主要工作及创新成果如下： 基于加载接触分析原理，选取一对弧齿锥齿轮副中的5对啮合轮齿，借助有限元软件 ABAQUS进行接触分析，对弧齿锥齿轮的时变啮合刚度进行了精确求解。综合考虑螺旋桨的扭转激励、轴向激励和主机激励等外部激励以及时变啮合刚度、齿侧间隙、动态传动误差等内部激励的影响，建立弧齿锥齿轮的8自由度非线性动力学分析模型，得到系统的动力学微分方程，利用Runge-Kutta数值积分方法进行分析求解，得到系统的动态响应。 在单级弧齿锥齿轮动力学模型研究基础上，综合考虑两级弧齿锥齿轮副间的相互耦合影响以及连接轴的扭转刚度等对系统的影响，依据全回转船舶推进轴系模型，建立了13自由度的两级弧齿锥齿轮传动系统动力学模型，得到系统的动力学微分方程，对系统方程进行分析求解，对影响弧齿锥齿轮传动系统响应状态的因素进行了分析，特别是啮合频率的影响，时变刚度、误差激励等内部因素的影响和负载激励等外部因素的影响。 研究发现，啮合频率影响弧齿锥齿轮的稳态响应状态，可通过啮合频率调节系统的稳态响应；两级齿轮传动系统间存在着相互耦合，连接轴扭转刚度对前后级齿轮副的振动响应有重要影响，可通过连接轴材料、长度等对连接轴扭转刚度进行合理的选择。 |
| 作者： | 王帅 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 温建民 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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