足设计要求。
前言动态设计通过对传动系统建模,解出其动力参数:计算出系统的模态参数等。然后,根据工程实际情况,把这些参数与给出的动态特性要求比较,进行结构修改设计与修改后的动态特性预测,结构的修改与预测过程需要反复多次,直到满足各项设计要求为止。
本文针对齿轮传动系统,介绍一种实用的动态设计方法。该方法通过灵敏度分析,找出影响动态特性大的设计变量,从而对其修改,然后用一阶矩阵摄动法预测修改后的动态特性。
为避免计算的繁杂,以所示的一级圆柱齿轮减速器为例来说明该方法的实施过程。根据实际要求减速器的一阶固有频率不低于330Hz.表1、表2、表3为该系统的主要参数。
表1电动机参数Tab.1数值额定功率/kW额定转速/rmin1转动惯量Ji/kg-m2表2齿轮的原始参数齿轮模数/mm齿数螺旋角/(°)齿宽/mm表3轴的主要原始参数Tab.3轴号1减速器建模1.1模型假设不考虑齿轮传动的径向和轴向振动,只计入扭转振动。
电机和齿轮之间联轴器的联接认为是刚性联接。
传动系统的支承轴承和箱体的支承刚度相对较大,视为刚性。轴看作是弹性轴,它有扭转刚度和扭转阻尼,均以轴的等效直径和长度来计算。
一对啮合的轮齿看作弹性体,其啮合工况用并联的弹簧和阻尼器等效。
多,它的回转可看作是均速的,若把坐标固定在它所携带的质量上,则不会改变研究对象的动力学特性。
把轴转动惯量等效到轴两端的惯性元件上(一般可平分)。经过上述假设,与对应的动力学模型为。
根据机械振动学知识直接列写系统动力学方程-左1 J??齿轮的转动惯量,kg*m2;/,??等效到第£个质量元件的轴的转动惯根据转换前后系统弹性势能不变的原则,扭转刚度转化到轴I上来k??第i个弹性元件的扭转刚度。
(3)齿轮的啮合刚度计算根据经验公式算得A2=(4)代入具体参数算得2模态参数求解bookmark5将上述各参数代人式(3),解得系统三阶固有频传动系统模型图本例主要是分析传递系统的固有频率和振型,阻尼对此不影响,同时外加激励对此也没影响,故可=0,代人式⑴,得(⑷-⑴2为系统的特性矩阵。则系统的频率方程为划去式(4)中的任意一式,联立其余两式,求解得系统振型为E则化后得IWh利用灵敏度分析方法,可得固有频率对设计变量的灵敏度6,。??系统第/个设计变量;1J.??系统第i组正则振型。
令o/j,丨卜i为结构参数摄动后一阶近似固有频率和振型预测值,则有=叫系统参数从大的方面来说有:齿轮啮合刚度a2,轴的扭转刚度及等效转动惯量人、厶和厶。于是有固有频率关于刚度的灵敏度固有频率关于转动惯量的灵敏度=士丨)背)丨丨1;计算可得灵敏度值如表4.表4固有频率对和,的灵敏度Tab.4在电机选定的情况下,着重修改减速器本身的参数时,A3和/3对Wl的影响最大。进一步分析可知,的数量级要比J3大很多,故重点控制而影响ik3的主要参数是大齿轮与负载之间轴的直径4一阶矩阵摄动法预测修改后系统动态特性一阶矩阵摄动法,用于小修改量的场合,故令经编程计算,经过74次循环,/ 336,此时人=18033.1.由变化后的刚度可计算出轴变化后的直5结语本文通过一级圆柱齿轮减速器动态再设计的过程,介绍了基于灵敏度分析的设计方法。该方法简单实用,通过动态参数对设计变量的灵敏度分析,找到了对动态特性影响大的设计变量。并用一阶矩阵摄动法预测修改后的动态特性,如此反复,最终使传动系统的动态特性满足给定要求。