基于增量谐波平衡法的人字齿轮副非线性频响特性分析
Nonlinear Frequency Response Analysis of Herringbone Gear Pair based on Incremental Harmonic Balance Method
- 机械传动 2021年45卷第8期 页码：18-28
- 作者机构：
1.西安工业大学 机电工程学院， 陕西 西安 710021
- 作者简介：
王理邦（1996— ），男，陕西西安人，硕士；主要研究方向为机械传动学、齿轮传动动力学。
董皓（1985— ），男，陕西西安人，博士，副教授，硕士生导师；研究方向为机械传动学、机械系统动力学。
- 基金信息：国家自然科学基金(51705390┫陕西省创新能力支撑计划┣2020KJXX-016)
DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2021.08.003
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王理邦,董皓.基于增量谐波平衡法的人字齿轮副非线性频响特性分析[J].机械传动,2021,45(08):18-28.
Wang Libang,Dong Hao.Nonlinear Frequency Response Analysis of Herringbone Gear Pair based on Incremental Harmonic Balance Method[J].Journal of Mechanical Transmission,2021,45(08):18-28.
王理邦,董皓.基于增量谐波平衡法的人字齿轮副非线性频响特性分析[J].机械传动,2021,45(08):18-28. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.08.003.
Wang Libang,Dong Hao.Nonlinear Frequency Response Analysis of Herringbone Gear Pair based on Incremental Harmonic Balance Method[J].Journal of Mechanical Transmission,2021,45(08):18-28. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.08.003.
摘要
建立了考虑时变啮合刚度、恒定间隙、动态间隙、静态传动误差和外部动态激励的人字齿轮副扭转动力学模型，采用增量谐波平衡法分别求解了恒定间隙和动态间隙下系统的频响特性，用Runge-Kutta数值法对计算结果进行验证，分析了时变啮合刚度、阻尼、静态传动误差及外载激励对系统幅频特性的影响。结果表明，系统中不仅存在着主谐波响应，而且存在着超谐波响应；时变啮合刚度、静态传动误差对系统幅频响应有激励作用，阻尼对系统幅频响应有抑制作用，改变外载激励对系统幅频响应状态变化的影响不大；相比于恒定间隙，增加动态间隙幅值能进一步控制齿轮系统的非线性振动。
Abstract
The torsional dynamics model of herringbone gear pair considering time-varying meshing stiffness， constant backlash， dynamic backlash， static transmission error and external dynamic excitation is established. The frequency response characteristics of the system under constant and dynamic backlashes are solved by incremental harmonic balance method， and the results are further verified by Runge-Kutta numerical integration method. The influence of time-varying meshing stiffness， damping， static transmission error and external load excitation on the amplitude frequency characteristics of the system is analyzed. The results show that， there is not only main harmonic response， but also super-harmonic response in the system. The time-varying meshing stiffness and static transmission error can stimulate the amplitude frequency response of the system， while the damping can restrain the amplitude frequency response of the system. Changing the external load excitation has little effect on the amplitude frequency response state change of the system. Compared with the constant backlash， increasing the dynamic backlash amplitude can further control the nonlinear vibration of the gear system.
关键词
人字齿轮间隙增量谐波平衡法非线性频响特性
Keywords
Herringbone gearBacklashIncremental harmonic balance methodNonlinearFrequency response characteristic
references
COMPARIN R J，SINGH R.Non-linear frequency response characteristics of an impact pair［J］.Journal of Sound and Vibration，1989，134（2）：259-290.
KAHRAMAN A，SINGH R.Non-linear dynamics of a spur gear pair［J］.Journal of Sound and Vibration，1990，142（1）：49-75.
KAHRAMAN A，SINGH R.Interactions between time-varying mesh stiffness and clearance non-linearities in a geared system［J］.Journal of Sound and Vibration，1991，146（1）：135-156.
AL-SHYYAB A，KAHRAMAN A.Non-linear dynamic analysis of a multi-mesh gear train using multi-term harmonic balance method：period-one motions［J］.Journal of Sound and Vibration，2004，284（1/2）：151-172.
SHEN Y J，YANG S P，PAN C Z，et al.Nonlinear dynamics of a spur gear pair with time-varying stiffness and backlash［J］.Journal of Low Frequency Noise Vibration and Active Control，2004，23（3）：179-187.
杨绍普，申永军，刘献栋.基于增量谐波平衡法的齿轮系统非线性动力学［J］.振动与冲击，2005（3）：40-42.
YANG Shaopu，SHEN Yongjun，LIU Xiandong.Nonlinear dynamics of gear system based on incremental harmonic balance method［J］.Journal of Sound and Vibration，2005（3）：40-42.
王永亮，完颜靖，尹凤伟，等.含故障的齿轮系统非线性动力学特性分析［J］.机械传动，2019，43（10）：136-140.
WANG Yongliang，WAN Yanjing，YIN Fengwei，et al.Analysis of nonlinear dynamics characteristic of spur gear pair system with fault［J］.Journal of Mechanical Transmission，2019，43（10）：136-140.
LI Y，CHEN T，WANG X.Non-linear dynamics of gear pair with dynamic backlash subjected to combined internal and external periodic excitations［J］.Journal of Vibration and Control，2016，22（6）：1693-1703.
赵昕，陈长征，刘杰，等.考虑齿轮偏心的风力机齿轮箱高速级传动系统非线性动力响应分析［J］.太阳能学报，2020，41（3）：98-108.
ZHAO Xin，CHEN Changzheng，LIU Jie，et al.Nonlinear dynamic response analysis of high level of wind turbine gearbox transmission system considering eccentricity［J］.Journal of Solar Energy，2020，41（3）：98-108.
孙涛，沈允文，孙智民，等.行星齿轮传动非线性动力学方程求解与动态特性分析［J］.机械工程学报，2002（3）：11-15.
SUN Tao，SHEN Yunwen，SUN Zhimin，et al.Solution of nonlinear dynamic equation and analysis of dynamic characteristics of planetary gear transmission［J］.Journal of Mechanical Engineering，2002（3）：11-15.
袁冰，常山，刘更，等.考虑齿距累积误差的人字齿轮系统动态特性分析［J］.振动与冲击，2020，39（3）：120-126.
YUAN Bing，CHANG Shan，LIU Geng，et al.Dynamic characteristics of a double helical gear system considering accumulation pitch error［J］.Journal of Sound and Vibration，2020，39（3）：120-126.
王峰，方宗德，李声晋.多载荷工况下人字齿轮传动系统振动特性分析［J］.振动与冲击，2013，32（1）：49-52.
WANG Feng，FANG Zongde，LI Shengjin.Dynamic characteristics of a double helical gear under multi-load［J］.Journal of Sound and Vibration，2013，32（1）：49-52.
王峰，方宗德，李声晋.重合度对人字齿轮非线性系统振动特性的影响分析［J］.振动与冲击，2014，33（3）：18-22.
WANG Feng，FANG Zongde，LI Shengjin.Effect of contact ratio on dynamic behavior of a double-helical gear nonlinear system［J］.Journal of Sound and Vibration，2014，33（3）：18-22.
莫文超，焦映厚，陈照波，等.人字齿行星传动系统非线性动力学特性分析［J］.哈尔滨工程大学学报，2019，40（10）：1760-1766.
MO Wenchao，JIAO Yinghou，CHEN Zhaobo，et al.Nonlinear dynamic analysis of a herringbone planetary gear system［J］.Journal of Harbin Engineering University，2019，40（10）：1760-1766.
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