多平行轴齿轮转子系统的动力学分析及可靠性研究

发布时间：2017-04-10 08:10

  本文关键词：多平行轴齿轮转子系统的动力学分析及可靠性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：多平行轴齿轮转子系统是旋转机械中应用最广泛的动力和运动传递系统之一,也是旋转机械的关键部件,具有传动平稳、效率高、传动比精确、结构紧凑、传递功率恒定等优点,其动力学特性和可靠性对整个机组的工作性能有着非常重要的影响。由于系统各轴间的弯扭耦合振动,使得机组长期安全稳定的运行也受到不容忽视的影响。因此,在对系统进行动力学分析时,有必要考虑弯扭耦合振动的影响。本论文以沈阳鼓风机集团所提供的扬子PTA压缩机组中的压缩机转子系统为研究对象,主要以有限元分析计算软件ANSYS为平台,建立了相应的动力学模型和有限元模型,对多平行轴齿轮转子系统的动力学特性以及齿轮副的动态可靠性进行了深入细致的研究,进一步提高了产品的可靠性和安全性。本文主要工作内容包括以下几个方面：(1)推导了多平行轴齿轮转子系统的动力学模型,建立了齿轮耦合转子系统的弯扭耦合振动方程。运用ANSYS软件对压缩机转子系统进行了有限元建模,分别对系统在固定转速和连续转速下的各类振动进行固有特性分析。(2)利用Visual Basic 6.0作为平台开发了一个用于多平行轴齿轮转子系统固有特性分析的实用软件,通过友好的界面实现系统的参数化建模、齿轮副啮合刚度及刚度矩阵的求解、系统各类振动固有特性的分析计算等功能,具有良好的工程实用价值。(3)对系统进行了不平衡振动响应特性的分析,考虑系统齿轮耦合的影响进行了谐响应分析以及瞬态响应分析,计算出隔离裕度,对系统进行临界转速校核。(4)对齿轮副进行了动态可靠性分析,根据应力—强度干涉模型理论,将实际载荷作用效应视为随机过程,建立随机过程功能函数,利用摄动法和Monte Carlo方法分别求得各齿轮及齿轮副的动态可靠度时间历程。本文通过对理论模型的进一步推导以及仿真计算结果的研究,为实际工程中多平行轴齿轮转子系统的设计和齿轮副的动态可靠性稳健设计提供了参考。
【关键词】：齿轮转子系统 弯扭耦合振动 有限元法 动力学分析 动态可靠性
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH132
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题来源及研究意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 多平行轴齿轮转子系统动力学研究现状12-13
• 1.2.2 动态可靠性研究现状13-15
• 1.3 本文研究的主要内容15-17
• 第2章 多平行轴齿轮转子系统动力学理论基础17-31
• 2.1 本章概述17
• 2.2 齿轮啮合刚度的计算17-20
• 2.3 齿轮副动力学模型的建立20-23
• 2.4 系统有限元模型的建立23-29
• 2.4.1 系统实体模型简介23-24
• 2.4.2 ANSYS中的系统有限元模拟24-29
• 2.5 本章小结29-31
• 第3章 系统固有特性分析及其实用软件开发31-55
• 3.1 本章概述31
• 3.2 系统各类振动的固有特性分析31-40
• 3.2.1 系统在固定转速下的固有特性分析31-38
• 3.2.2 系统在连续转速下的固有特性分析38-40
• 3.3 系统固有特性分析实用软件的开发40-54
• 3.3.1 总体开发思路40-41
• 3.3.2 实用软件界面简介41-44
• 3.3.3 系统的参数化建模44-47
• 3.3.4 齿轮副的啮合刚度计算47-48
• 3.3.5 系统的固有特性计算48-52
• 3.3.6 结果打印及软件退出52-54
• 3.4 本章小结54-55
• 第4章 系统不平衡振动响应特性分析55-69
• 4.1 本章概述55
• 4.2 系统不平衡量及其加载位置的确定55-59
• 4.2.1 工况一的不平衡量及其加载位置57-58
• 4.2.2 工况二的不平衡量及其加载位置58-59
• 4.3 放大因子及隔离裕度的计算59-61
• 4.3.1 放大因子的计算方法60
• 4.3.2 规定隔离裕度的计算方法60-61
• 4.3.3 实际隔离裕度的计算方法61
• 4.4 基于谐响应的不平衡振动响应计算61-64
• 4.4.1 工况一的谐响应分析结果61-63
• 4.4.2 工况二的谐响应分析结果63-64
• 4.5 基于瞬态响应的不平衡振动响应计算64-67
• 4.5.1 工况一的瞬态响应分析结果64-66
• 4.5.2 工况二的瞬态响应分析结果66-67
• 4.6 谐响应与瞬态响应的分析结果对比67-68
• 4.7 本章小结68-69
• 第5章 齿轮副的动态可靠性分析69-87
• 5.1 本章概述69
• 5.2 动态可靠性的理论基础69-70
• 5.3 齿轮副随机载荷的统计分析70-76
• 5.3.1 齿轮副动态接触应力的计算70-73
• 5.3.2 随机载荷的数据统计及分布检验73-76
• 5.4 齿轮副的动态可靠性分析76-84
• 5.4.1 随机过程功能函数的建立76-77
• 5.4.2 载荷随机过程中等效载荷模型的建立及统计分析77-80
• 5.4.3 接触强度分析参数的确定80-82
• 5.4.4 齿轮副动态可靠度的计算82-84
• 5.5 本章小结84-87
• 第6章 结论与展望87-91
• 6.1 结论87-88
• 6.2 展望88-91
• 参考文献91-97
• 致谢97

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1 程国明;郑耘;;对齿轮材料的研究[J];消费导刊;2010年08期

2 М.П.НОВИКОВ ,程┌，

本文编号：296265