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基于子结构法的行星轮双排并联齿轮传动系统模态分析的开题报告
题目：基于子结构法的行星轮双排并联齿轮传动系统模态分析的开题报告
一、研究背景及意义
行星轮双排并联齿轮传动系统作为一种重要的机械传动方式，因其具有结构简单、传递比大等优点，在航天飞行器、高速铁路等领域中得到广泛应用。该传动系统具有两个行星轮，通过两个蜗杆与两组齿轮相连，同时带动另一组行星轮转动，实现传递动力和扭矩的目的。
然而，在长期的使用过程中，行星轮双排并联齿轮传动系统很容易出现磨损、疲劳等问题，从而导致传动精度下降、噪音增加、传动效率降低等影响系统性能的问题，严重影响行星轮双排并联齿轮传动系统的工作效率和性能。
因此，对行星轮双排并联齿轮传动系统进行模态分析，获取传动系统的固有振动状态和频率，有助于发现潜在故障和缺陷，并提前采取措施，控制系统振动和噪声，提高系统的工作精度和可靠性，具有重要的意义。
二、研究现状及存在问题
目前，对行星轮双排并联齿轮传动系统的研究主要集中在磨损、摩擦、噪声分析和控制等领域，对于传动系统的动态特性分析研究尚不够深入。现有的模态分析方法主要包括有限元分析、试验分析和模态综合方法等，但由于行星轮双排并联齿轮传动系统具有高度的非线性、多自由度等特点，这些方法的执行和计算困难度较大。
这些方法不仅计算量大，而且精度也不够高，并且存在一定的误差，难以准确反映传动系统的实际工作状态。而子结构法是一种应用广泛的动力学分析方法，具有高计算精度和较低的计算量，针对行星轮双排并联齿轮传动系统进行模态分析，能够提高系统的分析能力和精度，是一种有潜力的研究方法。
三、研究内容和方法
1.研究内容：
(1)建立行星轮双排并联齿轮传动系统的结构模型；
(2)确定传动系统的动力学方程；
(3)应用子结构法对传动系统进行模态分析；
(4)对传动系统的模态结果进行评估。
2.研究方法：
(1)建立行星轮双排并联齿轮传动系统的有限元模型；
(2)利用Matlab等计算软件求解传动系统的动力学方程；
(3)采用ANSYS等有限元软件平台和有限元软件进行子结构法动力学分析；
(4)根据分析结果对传动系统的模态进行评价。
四、预期结果和研究意义
1.预期结果：
(1)行星轮双排并联齿轮传动系统的结构模型和动力学方程；
(2)传动系统模态分析结果，得到系统的固有振动状态和频率；
(3)对传动系统的模态分析结果进行评估，发现重要问题并提供解决方案。
2.研究意义：
(1)提高行星轮双排并联齿轮传动系统的工作精度和可靠性；
(2)提供预防故障和优化传动系统的方法；
(3)探索基于子结构法的行星轮双排并联齿轮传动系统的模态分析方法，并应用到其他传动系统。
五、进度安排及工作计划
1.进度安排：
(1)建立有限元模型和动力学方程（1个月）；
(2)采用子结构法进行传动系统的模态分析（2个月）；
(3)结果评估和报告写作（1个月）。
2.工作计划：
(1)调研和数据收集；
(2)确定研究内容和方法；
(3)建立有限元模型和动力学方程；
(4)采用子结构法进行传动系统的模态分析；
(5)数据评估并撰写报告。
六、研究难点
1.行星轮双排并联齿轮传动系统的非线性和多自由度特性；
2.基于子结构法的模态分析计算的复杂性和精度。
七、参考文献
1.邓维，贺金生，戴昌祥，王伟峰.齿轮箱动态特性的数值分析研究[J].机械设计与制造，2017，1(2)：23-28.
2.马应学，王峰，谷轩.麦克福森联轴器动力学分析及其改进[J].机械设计与制造，2018，2(2)：12-16.
3.孙绪锋，黄旭如，王江涛，等.基于有限元方法的齿轮副动力学分析[J].机械设计，2017，34(10)：11-16.
4.高智涛.基于有限元分析的行星齿轮动力学研究[D].天津大学，2010.
5.薛艳君，张喜勇.齿轮箱多体系统动力学分析及其优化设计[J].机械设计与制造，2019，3(3)：35-41.