[发明专利]一种齿轮传动系统全耦合动力学建模方法

摘要

本发明公开了一种齿轮传动系统全耦合动力学建模方法，涉及齿轮系统动力学技术领域，引入模块化思想在动力学系统中考虑了箱体模型，充分考虑了各模型之间的相互耦合关系，计算精度更高，而且能运用于多输入多输出复杂齿轮传动系统的动力学分析中，能够较准确地模拟直齿、斜齿、人字齿啮合频率激励下的齿轮传动系统全耦合动力学特性。

主权项

1.一种齿轮传动系统全耦合动力学建模方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：将齿轮传动系统划分为啮合模型、轴段模型、轴承模型、箱体模型和联轴器模型，分别建立啮合模型、轴段模型、轴承模型、箱体模型和联轴器模型，其中，在建立箱体模型时，在箱体上选取有限个质量点，用这些质量点处的等效质量矩阵及等效刚度矩阵代替箱体的质量矩阵及刚度矩阵，建立箱体模型；在建立联轴器模型时，采用有限元的方法建立单膜片模型，然后根据该单膜片模型分别计算膜片的弯曲刚度、扭转刚度、径向刚度和轴向刚度，将这些刚度的矩阵组合起来形成联轴器的刚度矩阵，即联轴器模型；分别读取啮合模型、轴段模型、轴承模型、箱体模型和联轴器模型中的齿轮参数、轴段参数、轴承参数、箱体参数和联轴器参数，对齿轮传动系统的节点进行编号，根据节点编号计算得到齿轮传动系统的总体质量矩阵、总体阻尼矩阵和总体刚度矩阵，建立如下所示的系统动力学方程：式中，M为总体质量矩阵，C为总体阻尼矩阵，K为总体刚度矩阵，x(t)为总体位移列向量，其一阶和二阶微分分别表示总体速度和加速度，e(t)为综合啮合误差的等效位移，其一阶微分表示综合啮合误差等效速度，P₀为系统外载荷列向量，F_s(t)为啮合冲击力列向量；求解动力学方程，得到系统响应。