第31卷第08期煤矿机械V0l_3lNo．O82010年O8月CoalMineMachineryAug．2010齿轮一轴系耦合系统动力学特性有限元分析石兆东。山宏伟(承德石油高等专科学校，河北承德067001)摘要：采用三维实体单元有限元法，建立了某齿轮一轴系耦合系统动力学有限元模型，计算了考虑齿轮啮合接触的齿轮系统的固有频率和模态，分析了内部激励作用下耦合系统的非线性动力响应．研究了耦合系统的位移、速度和加速度响应。结果表明，耦合系统的第1阶固有频率远高于齿轮传动系统的工作频率．耦合系统中出现了多阶派生耦合振型。功率频谱呈连续分布，转子系统呈现典型的非线性振动特征系统位移的最大值出现在1阶固有频率附近，而速度和加速度的最大值出现在高阶固有频率附近。关键词：齿轮一轴系耦合系统；内部激励；非线性响应；有限元法中图分类号：0242．21；TH132文献标志码：A文章编号：1003—0794(2010)08—0127—03FiniteElementAnalysisofNonlinearDynamicResponseofGear-shaftingCouplingSystemSHIZhao-dong，SHANHong-wei(ChengdePetroleumHigherJuniorCollegeEducation，Chengde067001，China)Abstract：Thenonlineardynamicmodelofagear-shaftingcouplingsystemisestablishedbyusingthree—dimensionalfiniteelementmethod．Themodesandfrequenciesofthegear-shaftsystemwerecalculatedwithconsideringthecontacteffect．Thenonlineardynamicresponseofthecouplingsystemunderinternalexcitationsisanalyzed．Displacement，velocityandaccelerationresponsesofthecouplingsystemofthecouplingsystemarestudied．Theresultsshowthattheworkingfrequencyofthesystemisbiggerthantheinternalexcitationfrequency．Therearemanyderivemodesandfrequenciesinthecouplingsystem．Themaximaldisplacementappearsnearthefirstfrequency．Butthemaximalvelocityandaccelerationappearsnearthehighfrequency．Thepowerspectrumiscontinuous，itexplainsthegear-shaftsystemhasnonlinearcharacteristics．Keywords：gear-shaftingcouplingsystem；internalexcitation；nonlinearresponse；finiteelementmethod0前言提供理论依据，为整个齿轮箱体系统的振动和噪声齿轮传动系统是一种重要的动力传递装置。广预测奠定基础。泛应用于煤矿、国防、交通等各个领域，其振动特性1数学模型直接影响到整个机械系统的性能和工作的可靠性。由弹性力学有限元法可知系统的运动方程为一旦动力学设计出现偏差，齿轮传动系统在工作过(￡)(1)程中会经常出现严重的振动异常现象．严重影响机．．．组的正常运转由于齿轮系统啮合作甬的影响，各式中X,X、——结点位移矢量、速度矢量和加速转子的振动不再相互独立，而是相互影响、相互制厦里；约。轴系中各转子的振动再是单纯的弯或扭转F()——譬动荷向；。．．，，。行动力要学设计时委一篇誓鉴阵’．如果采用各个转子单独设计。或一～⋯。一一一。者将转子的弯曲动与扭转振动分割开来．其算M=ZMo=EfvpNrdv(2)误差较大。目前，对于齿轮传动系统的动学研究七=∑『v引Td(3)圭文基于转三子动力学和齿轮啮合登基本原理二不⋯考⋯⋯～⋯⋯⋯度系⋯统⋯自⋯由振⋯⋯，建立了齿～．轮一轴系弯扭耦合三维有限元模型通过对某齿轮一轴系耦合系统的动力学特性分析．研究影响该齿轮Mx+h=0(5)转子振动特性的主要因素．为齿轮转子的优化设计模态分析的关键在于得到振动系统的特征向Vo1．31No