两级行星轮系非线性动力学特性研究
Study on Nonlinear Dynamics Characteristic of Two-stage Planetary Gear Train
- 机械传动 2020年44卷第10期 页码：44-54
- 作者机构：
1.武汉大学 动力与机械学院， 湖北 武汉 430072
- 作者简介：
冷晓鲁（1995— ），男，山东平度人，硕士研究生，研究方向为齿轮动力学研究。
巫世晶（1963— ），男，江西寻乌人，博士，教授，博士研究生导师，主要研究方向为结构动态特性测试与分析、机电液系统及其控制技术、设备工程信息技术与能源电力建设及装备技术。
- 基金信息：
DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2020.10.007
中图分类号：
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冷晓鲁,王晓笋,陆崇山等.两级行星轮系非线性动力学特性研究[J].机械传动,2020,44(10):44-54.
Leng Xiaolu,Wang Xiaosun,Lu Chongshan,et al.Study on Nonlinear Dynamics Characteristic of Two-stage Planetary Gear Train[J].Journal of Mechanical Transmission,2020,44(10):44-54.
冷晓鲁,王晓笋,陆崇山等.两级行星轮系非线性动力学特性研究[J].机械传动,2020,44(10):44-54. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2020.10.007.
Leng Xiaolu,Wang Xiaosun,Lu Chongshan,et al.Study on Nonlinear Dynamics Characteristic of Two-stage Planetary Gear Train[J].Journal of Mechanical Transmission,2020,44(10):44-54. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2020.10.007.
摘要
建立了两级行星齿轮传动系统“平移-扭转”耦合强非线性动力学模型，引入时变啮合刚度、齿侧间隙与啮合误差等非线性因素，无量纲处理后，建立动力学方程组。采用数值积分的方法对方程组进行求解，得到了系统的非线性动态响应结果，并计算了系统不同齿侧间隙情况下随激励频率变化的分岔图。综合利用相轨线、Poincaré截面和Lyapunov指数谱，通过G-P算法得到系统关联维数。从定性和定量角度对两级行星系统进行非线性动力学特性研究，得到两级行星系统的混沌频率、进入混沌的途径和齿侧间隙对两级行星轮系非线性特性的影响，为两级行星齿轮系统的故障机理研究提供一定理论依据。
Abstract
The translation and torsion coupled strong nonlinear dynamics model of two-stage planetary gear transmission system is established， and the nonlinear factors such as time-varying meshing stiffness， tooth side clearance and meshing error are introduced， after dimensionless treatment， dynamics equations are established. By using the numerical integration method， system of equations are solved， the nonlinear dynamic response result of the system is obtained， and the bifurcation diagram of the system changing with excitation frequency in the case of different backlash is calculated. Through comprehensive use of phase trajectory， Poincare section and Lyapunov index spectrum， and the system correlation dimension is obtained by the G-P algorithm. The nonlinear dynamics characteristic of two-stage planetary system is studied from the perspective of qualitative and quantitative， the influence of chaotic frequency， into the way of chaos and backlash of two-stage planetary system on the nonlinear characteristics of two-stage planetary gear train is obtained. Some theoretical basis for the study of fault mechanism of two-stage planetary gear system is provided.
关键词
两级行星轮Lyapunov指数平移-扭转耦合非线性动力学分岔混沌
Keywords
Two-stage planetary gear systemLyapunov indexTranslation-torsion couplingNonlinear dynamicsBifurcationChaos
references
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