[发明专利]一种验证两级定轴齿轮传动系统振动耦合特征的方法

说明书

本发明公开了一种验证两级定轴齿轮传动系统振动耦合特征的方法，包括：S1、根据实际的两级定轴齿轮传动系统建立相对应的集中参数模型，列出系统的动力学微分方程，获得质量矩阵M、刚度矩阵K和阻尼矩阵C；S2、确定系统的运转工况，包括输入转速n、驱动力矩T_input、负载T_output和误差激励e，获得力矩矩阵T和误差激励矩阵E；S3、计算系统集中参数模型各部分的质量、刚度和阻尼；S4、采用平均啮合刚度k_ma，通过复模态方法分析系统的固有特性，求解得到系统的各阶固有频率和对应振型；S5、利用龙格‑库塔法求解系统的动力学微分方程，得到系统的动态响应；S6、以同一自由度下不同级的第一阶啮合频率幅值比大小为评价指标，分析系统的两级振动耦合情况。

技术领域

本发明涉及齿轮箱振动研究领域，用于验证两级定轴齿轮的振动耦合现象，具体涉及一种基于集中参数模型验证两级定轴齿轮传动系统振动耦合特征的方法。

背景技术

多级齿轮传动系统在工业中有着广泛的应用。在实际试验采集两级定轴齿轮传动系统振动信号的时候，齿轮传动系统的振动信号之间存在耦合现象，即在第一级采集到的振动信号中存在第二级啮合频率及其高阶倍频信号，同理在第二级采集到的振动信号中存在第一级啮合频率及其高阶倍频信号。目前针对齿轮传动系统振动信号的耦合机理研究尚未明确，需要进行进一步的研究。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种验证两级定轴齿轮传动系统振动耦合特征的方法，所述方法基于集中参数模型，对两级定轴齿轮的振动响应进行仿真计算，解决了两级定轴齿轮传动系统振动耦合机理不明的问题，为两级定轴齿轮传动系统振动解耦提供了新思路，并可以推广至多级齿轮传动系统。

本发明的目的可以通过如下技术方案实现：

一种验证两级定轴齿轮传动系统振动耦合特征的方法，所述方法包括以下步骤：

S1、根据实际的两级定轴齿轮传动系统建立相对应的集中参数模型，列出两级定轴齿轮传动系统的动力学微分方程，获得质量矩阵M、刚度矩阵K和阻尼矩阵C；

S2、确定两级定轴齿轮传动系统的运转工况，包括输入转速n、驱动力矩T_input、负载T_output和误差激励e，获得力矩矩阵T和误差激励矩阵E；

S3、计算两级定轴齿轮传动系统集中参数模型各部分的质量、刚度和阻尼；

S4、采用平均啮合刚度k_ma，通过复模态方法分析两级定轴齿轮传动系统的固有特性，求解得到两级定轴齿轮传动系统的各阶固有频率和对应振型；

S5、利用龙格-库塔法求解两级定轴齿轮传动系统的动力学微分方程，得到两级定轴齿轮传动系统的动态响应；

S6、以同一自由度下不同级的第一阶啮合频率幅值比大小为评价指标，分析两级定轴齿轮传动系统的两级振动耦合情况。

进一步地，所述刚度矩阵K中既包含了两级定轴齿轮间连接轴的扭转刚度，又包含两级定轴齿轮间连接轴的弯曲刚度。

进一步地，步骤S1中，先建立两级定轴齿轮传动系统的坐标系，分析构件间的相对位置关系，列出两级定轴齿轮传动系统的动力学微分方程如下：

其中，质量矩阵M、刚度矩阵K和阻尼矩阵C都是对称矩阵，表示两级定轴齿轮传动系统的自由度加速度列阵，表示两级定轴齿轮传动系统的自由度速度列阵，x表示两级定轴齿轮传动系统的自由度位移列阵，T表示两级定轴齿轮传动系统的力矩矩阵，E表示两级定轴齿轮传动系统的误差激励矩阵。

进一步地，步骤S2在确定两级定轴齿轮传动系统的运转工况过程中，误差激励使用脉冲激励来模拟冲击激励，使用周期激励来模拟平稳型故障。