論文名稱：行星輪系齒輪嚙合非線性激勵(lì)建模和振動(dòng)特征研究

論文作者：重慶大學(xué) / 陳再剛

指導(dǎo)教師：邵毅敏 《研究領(lǐng)域: 信號(hào)處理、噪聲分析與模式識(shí)別；設(shè)備故障診斷、智能化監(jiān)控與殘余壽命預(yù)測技術(shù)；精密傳動(dòng)與系統(tǒng)集成技術(shù)?！?/p>

高功率小體積行星齒輪傳動(dòng)是國防、航空航天、能源、交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)迫切需要的核心關(guān)鍵系統(tǒng)與裝置。其內(nèi)部齒輪嚙合復(fù)雜非線性激勵(lì)是導(dǎo)致齒輪早期失效的重要因素之一，其內(nèi)部非線性激勵(lì)建模和計(jì)算方法是研制高功率小體積傳動(dòng)系統(tǒng)不可或缺的理論和方法。因此，研究行星輪系齒輪嚙合非線性激勵(lì)機(jī)理、建模和振動(dòng)響應(yīng)特征，具有很高的理論價(jià)值和重要的工程意義。

行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)具有振動(dòng)信號(hào)的多種調(diào)制模式相互混淆、振源復(fù)雜及傳輸路徑變化導(dǎo)致的振動(dòng)信號(hào)相位和幅值非線性變化等眾多獨(dú)特振動(dòng)特征，迫切需要發(fā)展能解釋上述現(xiàn)象和特征的行星輪系內(nèi)部非線性激勵(lì)模型及相應(yīng)的算法。本論文針對(duì)行星輪系齒輪嚙合的非線性激勵(lì)建模與振動(dòng)特征問題，開展了系列研究工作，主要包括：

①針對(duì)齒輪嚙合剛度、輪齒誤差等齒輪內(nèi)部嚙合激勵(lì)問題，基于“剛度與輪齒誤差相互作用”的思想，提出了行星輪系齒輪嚙合剛度與輪齒誤差耦合非線性激勵(lì)計(jì)算模型。新模型克服了傳統(tǒng)嚙合剛度計(jì)算模型無法考慮齒廓修形而引起的嚙合剛度過渡區(qū)“階躍”突變問題，解決了剛度“階躍”突變引起的額外動(dòng)態(tài)沖擊的難題，為精確分析行星輪系非線性振動(dòng)響應(yīng)特征奠定了重要的理論基礎(chǔ)；

②針對(duì)柔性齒圈變形引起的輪齒嚙合位置變化與輪齒誤差耦合的非線性剛度計(jì)算難題，提出了柔性齒圈內(nèi)嚙合剛度非線性激勵(lì)計(jì)算新方法，解決了目前內(nèi)嚙合齒輪副內(nèi)部激勵(lì)算法的計(jì)算速度和精度問題，同時(shí)從理論上揭示了行星輪系柔性齒圈的多模式混淆振動(dòng)現(xiàn)象；

③針對(duì)真實(shí)齒根裂紋空間曲面變化帶來的齒輪嚙合剛度激勵(lì)計(jì)算難題，基于“裂紋區(qū)域切片”與“積分”計(jì)算嚙合剛度的新思路，提出了“切片式”齒根空間曲面裂紋剛度激勵(lì)計(jì)算新模型和新方法，突破了齒根空間曲面裂紋輪齒剛度的計(jì)算難題，為精確分析輪齒齒根裂紋的振動(dòng)響應(yīng)特征提供了新的理論與方法；利用“背靠背”行星齒輪實(shí)驗(yàn)臺(tái)驗(yàn)證了提出的理論模型與分析結(jié)果的正確性。

④針對(duì)開式齒根裂紋輪齒塑性偏轉(zhuǎn)變形的動(dòng)態(tài)激勵(lì)計(jì)算尚無精確算法的問題，基于“輪齒塑性偏轉(zhuǎn)角”的思想，建立了輪齒塑性偏轉(zhuǎn)變形的非線性動(dòng)態(tài)激勵(lì)精確計(jì)算模型，解決了齒根開式裂紋存在輪齒塑性偏轉(zhuǎn)變形影響嚙合剛度激勵(lì)與輪齒誤差激勵(lì)計(jì)算的難題。