考虑轴承预紧力的高速重载行星齿轮传动系统动态特性研究

摘要

课题来源于国家自然科学基金项目“超大功率多行星轮柔性销轴风电齿轮箱均载机理及构型研究”(51405048)。行星齿轮传动系统具有功率密度高、承载能力强、结构紧凑、功率分流、质量小等诸多特点而被应用于高速、重载传动系统中。与此同时，轴承作为各类机械传动部件当中的重要基础零部件，也大量应用于行星齿轮传动系统中。因此研究轴承预紧对高速、重载行星齿轮传动系统动态特性的影响规律，对于提高高速、重载行星齿轮传动系统的动态特性具有重要的理论价值。　　本文以高速、重载行星齿轮传动系统为研究对象，针对行星轮支撑轴承的预紧因素对系统的影响，通过对行星销撑轴承的各齿轮副的啮合刚度分析、支撑刚度分析、系统传递误差分析和系统的均载性能分析，得到了轴承预紧对高速、重载行星齿轮传动系统动态响应影响规律，建立考虑热变形的高速、重载行星齿轮传动系统有限元模型，对系统齿面接触温度、齿面啮合性能分析，得到轴承预紧下热变形对高速、重载行星齿轮传动系统动态响应影响规律。　　论文主要研究内容如下:　　1.对高速、重载行星齿轮传动系统的基本结构和传动原理进行分析，建立考虑轴承预紧的高速、重载行星齿轮传动系统动力学分析模型及滚动轴承子动力学分析模型。　　2.对轴承预紧下高速、重载行星齿轮动力学进行参数识别，分析轴承预紧量对系统啮合刚度的影响;根据行星销轴承子动力学方程，结合轴承弹性变形计算公式，分析轴承接触载荷和弹性变形量，研究轴承预紧量对轴承支撑刚度的影响;分析轴承预紧量对行星齿轮传动系统动态传递误差的影响;分析轴承预紧量对行星齿轮传动系统均载的影响。　　3.利用高速、重载行星齿轮传动系统动力学模型得出系统固有频率及对应的振型;研究轴承预紧量对行星齿轮传动系统各个构件的动态加速度响应及动态啮合力的影响规律;分析轴承预紧量对行星销轴承动态加速度响应的影响规律。　　4.基于温度场建立轴承预紧下高速、重载行星齿轮传动系统有限元模型;得到轴承预紧量对行星齿轮传动系统齿面接触温度、闪点温度及齿面接触载荷的影响规律;分析温度场下轴承预紧量对系统各个构件动态加速度响应及动态啮合力的影响规律;研究温度场下轴承预紧量对行星销轴承动态加速度响应的影响规律。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1课题来源及研究意义

1．2国内外研究现状

1．2．1行星齿轮传动系统动态特性研究现状

1．2．2轴承预紧研究现状

1．2．3行星齿轮传动系统均载性能研究现状

1．3论文主要研究内容

第二章轴承预紧下行星齿轮系统动力学模型

2．1行星齿轮系统基本结构和传动原理

2．2．1轴承预紧量对轴承弹性变形分析

2．2．2行星销轴承子动力学方程

2．3．1行星齿轮传动系统构件加速度分析

2．3．2行星齿轮传动系统弹性变形协调条件

2．3．3行星齿轮传动系统动力学方程

2．4本章小结

第三章轴承预紧下动力学参数识别

3．1轴承预紧下行星齿轮传动系统啮合刚度分析

3．1．1行星齿轮传动系统啮合刚度分析

3．1．2轴承预紧量对行星轮支撑刚度的影响

3．1．3轴承预紧量对行星齿轮传动系统啮合刚度的影响

3．2轴承预紧下行星齿轮系统动态传递误差分析

3．3轴承预紧下行星齿轮传动系统均载性能分析

3．3．1系统误差对行星齿轮传动系统均载影响

3．3．2轴承预紧量对行星齿轮传动系统均载影响

3．4本章小结

第四章轴承预紧下行星齿轮系统动态特性分析

4．1轴承预紧下系统固有特性分析

4．2轴承预紧量对行星齿轮传动系统动态特性的影响

4．3轴承预紧量对行星销支撑轴承动态响应分析

4．4本章小结

第五章基于温度场的轴承预紧下行星齿轮系统动态特性分析

5．1温度场下行星齿轮传动系统分析模型

5．2轴承预紧量对行星齿轮系统齿面啮合温度场影响分析

5．2．1行星齿轮传动系统齿面啮合温度分布

5．2．2预紧量对行星齿轮传动系统齿面啮合温度分布影响

5．3轴承预紧量对行星齿轮系统齿面接触载荷影响分析

5．4温度场下轴承预紧量对行星齿轮系统动态特性的影响

5．5本章小结

第六章结论与展望

6．1主要结论

6．2展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论文和取得的学术成果