基於動力分析的高速重載行星齒輪傳動輕量化設計

《基於動力分析的高速重載行星齒輪傳動輕量化設計》是依託安徽工業大學，由張俊擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於動力分析的高速重載行星齒輪傳動輕量化設計
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張俊
• 依託單位：安徽工業大學

項目摘要

密切結合軍工行業對傳動裝置高速、重載、低振動、高可靠性及輕量化的需求，以艦船後傳動系統中的雙斜齒行星齒輪減速器為典型，研究採用薄緣齒輪實現高速重載行星傳動裝置輕量化的設計方法。通過建立全面考慮齒輪輪體柔性、嚙合剛度、支承剛度、製造誤差等諸多影響因素的精細化行星傳動動力學模型，揭示傳動系統設計參數與其固有特性、動態回響及傳動強度之間的映射關係，進而掌握該類傳動輕量化所涉及的結構設計、動力分析、減振降噪、誤差補償等關鍵技術，為設計和製造具有優異動態特性的輕量化高速重載行星傳動裝置奠定理論基礎。

結題摘要

提出了不同安裝工況下內齒圈邊界條件的數值模擬方法，建立了高速重載行星傳動的參數化三維有限元模型，分析了輪系設計參數對嚙合特性的影響，揭示了內齒圈柔性與齒輪疲勞壽命間的映射關係，並給出了內齒圈柔性的數學描述方法。採用子結構綜合法建立了高速重載行星傳動的剛柔耦合動力學模型，計入了齒輪輪體柔性、時變嚙合剛度、構件支承剛度、製造及安裝誤差等諸多影響因素。分析了系統的固有特性，歸納出了含柔性內齒圈的直齒、斜齒和雙斜齒行星傳動的典型振動模式。運用復模態封閉解法快速求解了系統的運動微分方程，獲得了系統的穩態動力學回響，並揭示出主要設計參數對系統動力學性能的影響規律。探討了幾種常見的高速重載行星傳動抑振降噪措施的效用，澄清了不同工況下中心構件浮動的均載效果，明確了行星輪偏心誤差和相位調諧的實施條件，提出了以動態傳遞誤差波動量最小為目標函式、以齒輪安全為約束條件的行星輪系三維修形策略。設計並研製了2台減速器樣機，經動力學對比實驗，驗證了剛柔耦合動力學模型的正確性，以及基於理論模型的抑振降噪措施的有效性。在上述研究基礎上，凝練出高速重載行星傳動的結構設計、動力分析、抑振降噪、誤差補償等關鍵技術，並提出了該類傳動的輕量化設計方法，從而為設計和製造具有優異動態特性的傳動裝置奠定了理論基礎。