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二级行星齿轮传动系统非线性动力学特性分析
| 论文题名： | 二级行星齿轮传动系统非线性动力学特性分析 |
| 关键词： | 行星齿轮系统;动力学特性;分岔理论;动载荷;仿真技术 |
| 摘要： | 行星齿轮系统在众多领域受到广泛应用，二级行星齿轮系统相较于单级行星齿轮系统，其传动效率更高，可以实现较大的增速与减速传动，有着更好的承载能力。但由于其结构更为复杂，两级行星排之间相互耦合，在系统中许多非线性因素的影响下，其动力学特性也相互影响，必然会使得每一级行星齿轮系统中受到的冲击与噪声更为复杂与严重。因此通过分析不同参数对齿轮系统周期特性、载荷特性的影响以及参数之间的关联关系，有利于提高系统传动的平稳性、减少系统受到的冲击与噪声。 本文首先建立了二级行星齿轮的实际模型，其次，分别建立了二级纯扭转行星齿轮系统和二级平移-扭转行星齿轮系统的动力学模型，在考虑众多非线性因素的基础上得到系统的运动微分方程，利用C语言编程并用四阶变步长Runge-Kutta法求得微分方程的数值解，通过绘制在参数?(1)、?1、mk、ok、ea、T1等影响下系统的三维分岔图、最大动载图、分岔图、相图、Poincaré映射图等来分析齿轮的周期特性、载荷特性等非线性特性。 通过对二级纯扭转行星齿轮系统的研究分析表明，在系统激励频率的变化范围内，系统大多呈现周期1和周期2的运动，其在中频区的啮合运动最为简单，只呈现周期1运动，但在中频区系统的最大动载系数经历最明显的增加，系统的低频和高频区分别有相对应混沌区的出现，且在低频由周期1运动变为周期2以及进入混沌区时经历明显的“跳跃”行为，由混沌变为周期1的过程同时伴随周期16、周期8、周期4、周期2运动的出现，高频混沌区前后同样经历数次连续的倍化与逆倍化分岔，呈现多种周期共存的现象；对于二级平移-扭转行星齿轮系统而言，其啮合特性和动载特性与纯扭转行星齿轮系统大致相似，但低频周期2前的“跳跃”现象与混沌区前的周期4运动消失，低频和高频由混沌通往周期的过程中均有概周期的出现，且在高频区经历更多次的倍化，在区间内出现更多种周期。 其他参数值的改变均对系统动力学产生不同程度的影响，尤其?1和ea的变化对系统动力学特性的影响最为显著，且二级纯扭转行星齿轮传动系统和二级平移-扭转行星齿轮传动系统在相同控制参数下具有相似的非线性动态特性。通过对各参数影响下齿轮系统动态特性的分析，有利于设计出更高性能的齿轮传动系统。 |
| 作者： | 高定强 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 罗冠炜;高博 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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