一种耦合振荡状态下传动齿轮箱振动特性分析方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107103146A(43)申请公布日2017.08.29(21)申请号201710319737.3(22)申请日2017.05.09(71)申请人哈尔滨工程大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区南通大街145号哈尔滨工程大学科技处知识产权办公室(72)发明人李玩幽袁运博郭宜斌率志君刘冲培刘凯旋王智永(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图5页(54)发明名称一种耦合振荡状态下传动齿轮箱振动特性分析方法(57)摘要一种耦合振荡状态下传动齿轮箱振动特性分析方法，包括如下步骤，用传统的数值计算方法合成时变刚度激励和传递误差激励，获得设定转速条件下具有周期特性的啮合齿轮副内部动态激励；基于柴油机齿轮系统特性-轴系扭振-调速系统耦合振动模型，获得传动齿轮系主动轮的瞬时转速，调整啮合齿轮副的瞬时啮合周期，得到修正后的齿轮内部动态激励；建立传动齿轮箱的三维有限元模型，对比模态计算结果与实验测试结果的偏差；将修正后的齿轮内部动态激励加载到传动齿轮箱三维有限元模型中齿轮副啮合接触线的位置，求解传动齿轮箱的振动特性。振动特性求解基于柴油机齿轮系统特性-轴系扭振-调速系统耦合振动模型结果更加精确。CN107103146ACN107103146A权利要求书1/2页1.一种耦合振荡状态下传动齿轮箱振动特性分析方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：根据传动齿轮箱中啮合齿轮副的基本参数，用传统的数值计算方法合成时变刚度激励和传递误差激励，然后将两种激励对应点相乘，获得设定转速条件下具有周期特性的啮合齿轮副内部动态激励；步骤二：构建柴油机齿轮系统特性-轴系扭振-调速系统耦合模型；所述柴油机齿轮系统特性-轴系扭振-调速系统耦合模型，包括PID控制器、比例型执行器、气缸激励加载模块、负载阻力矩加载模块、齿轮内部动态激励加载模块、柔性轴系扭振当量模型模块、瞬时转速采集模块和瞬时齿轮内部动态激励动态修正模块；所述柴油机齿轮系统特性-轴系扭振-调速系统耦合模型的信号处理流程为，采集飞轮惯量的瞬时转速信号，计算与目标转速的差值，输入至PID控制器；PID控制器输出控制指令使比例型执行器作动，调整瞬时喷油量；再由气缸激励加载模块计算出当前的瞬时气缸激励力矩，加载给柔性轴系扭振当量模型；步骤三：利用柴油机齿轮系统特性-轴系扭振-调速系统耦合模型，计算获得传动齿轮系主动轮的瞬时转速；然后在瞬时齿轮内部动态激励动态修正模块中，得到修正后的齿轮内部动态激励；步骤四：建立传动齿轮箱的三维有限元模型，对比模态计算结果与实验测试结果的偏差，若二者偏差较大，则调整有限元的边界条件，直至模态计算结果与实验测试结果偏差小于10％；步骤五：将修正后的齿轮内部动态激励加载到传动齿轮箱三维有限元模型中齿轮副啮合接触线的位置，求解传动齿轮箱的振动特性。2.如权利要求1所述的一种耦合振荡状态下传动齿轮箱振动特性分析方法，其特征在于，所述步骤一中啮合齿轮副内部动态激励的表达式为：Ft(t)＝k(t)·e(t)式中，Ft(t)为啮合齿轮副的内部动态激励；k(t)为时变啮合刚度激励；e(t)为传递误差激励。3.如权利要求1或2所述的一种耦合振荡状态下传动齿轮箱振动特性分析方法，其特征在于，所述瞬时齿轮内部动态激励动态修正模块的修正流程为：输入耦合模型飞轮惯量处的瞬时转速，先进行齿轮副主动轮瞬时转速与设定转速比值求解，再进行齿轮副主动轮瞬时啮合周期与设定啮合周期比值换算，然后调用传统数值计算所得齿轮内部动态激励，修正瞬时周期后的齿轮内部动态激励。4.如权利要求1或2所述的一种耦合振荡状态下传动齿轮箱振动特性分析方法，其特征在于，所述修正后的齿轮内部动态激励的表达式为：Tks(t)＝Tk0(nst/n0)式中，Tks为修正后的齿轮内部动态激励瞬时值；ns为主动轮瞬时转速；Tk0为数值计算所得齿轮内部动态激励瞬时值；n0为主动轮设定转速。5.如权利要求3所述的一种耦合振荡状态下传动齿轮箱振动特性分析方法，其特征在于，所述修正后的齿轮内部动态激励的表达式为：Tks(t)＝Tk0(nst/n0)式中，Tks为修正后的齿轮内部动态激励瞬时值；ns为主动轮瞬时转速；Tk0为数值计算所2CN107103146A权利要求书2/2页得齿轮内部动态激励瞬时值；n0为主动轮设定转速。3CN107103146A说明书1/4页一种耦合振荡状态下传动齿轮箱振动特性分析方法技术领域[0001]本发明属于振动控制工程领域，尤其涉及一种耦合振荡状态下传动齿轮箱振动特性分析方法。背景技术[0002]在传统齿轮振动特性研究中，多利用有限元法、数值计算法等获得周期性齿轮啮合激励，据此计算齿轮系统及齿轮箱的振动特性。然而