TBM回转系统齿轮副多间隙非线性动力学特性分析
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摘要
基于齿侧间隙、轴承间隙对齿轮系统动力学特性的影响,综合考虑时变啮合刚度、综合传递误差等因素,以TBM(Tunnel Boring Machine)回转驱动系统中一驱动小齿轮与大齿圈组成的齿轮副系统为研究对象,建立了包含扭转-平移等多自由度多间隙的耦合非线性动力学模型,推导出系统的量纲—振动微分方程,利用数值积分方法对TBM驱动回转系统齿轮副动力学模型进行求解,得到齿轮传动系统的时间历程曲线和幅频响应曲线,分析驱动小齿轮与大齿圈在各自由度方向的振动响应情况。通过对齿轮副系统分岔特性的分析,研究了系统在不同载荷条件下随间隙变化的动态特性,结合系统的相图、poincare映射图和频谱图,分别讨论了考虑齿侧间隙、轴承间隙的齿轮副系统非线性动力学响应。分析动载荷历程图,可知齿轮啮合冲击状态变化过程与参数间的关系。研究结果表明,在重载条件下,齿轮系统随轮齿侧隙增大的分岔特性仅表现为单周期运动,系统振动幅值逐渐增大;在轻载条件下,齿轮系统的运动特性随轮齿侧隙、轴承间隙的增大出现了周期运动、混沌运动的交替变化,其中有跳跃现象的出现,齿轮副有冲击力的作用,说明间隙对齿轮副具有强非线性的作用特点。研究结果为改进TBM回转驱动系统性能提供理论依据。
引文