两级功率分流式行星传动的运动学与动力学分析

两级功率分流式行星传动的运动学与动力学分析行星传动具有多种显著的优异特点,常见优点如:传动比范围广、体积小、质量轻、承载及抗冲击能力强。得益于比普通定轴传动更多的应用优点,行星齿轮传动在各种类型的使用场景中取得了普遍应用,比如:航天传动机械、采矿起重机械、风力发电、汽车传动、国防事业。功率分流式行星传动机构相比于常用的行星传动,其传动比范围更大,同时因为具备功率分流特性,相比于同等程度传动范围的普通传动,其整体的结构承载及对抗激励冲击能力更加优异,因此传动过程中,分流式传动机构运行更加精确、更加稳定。考虑到分流式行星传动机构的巨大潜力,有必要针对功率分流式行星传动此种传动类型进行传动机理研究,因此,本文主要考虑从运动学与动力学两个方面,针对某类型两级功率分流式行星传动机构进行相关传动研究及实验主要包括:首先对两级功率分流式行星传动机构的结构组成进行了分析,通过分析其机构组成对其结构进行了简化,将两级传动结构转化为第一级两自由度差动行星传动和第二级单自由度准行星传动。之后对其设计流程进行分析,按照给定设计要求、配齿计算、传动比误差检验、模数计算、啮合参数计算、变位判断及相应求解、几何尺寸计算、装配条件验算、机构效率计算、最后进行传动件强度校核,这样的系统流程进行本文研究的分流式行星传动机构类型的设计。并用计算机语言将设计流程编写成电脑软件简化设计计算量、提高设计速度和计算精度。运动学方面,对本文研究的两级功率分流式行星传动机构进行分析,推导了其系统传动比、系统各级各构件的转速、系统传动效率计算模型、两级功率分流同时分别对传动机构的两级行星排特性参数与系统总传动比、各传动件转速、以及传动过程中两级传动的传递功率的分流比例进行分析。分析计算结果发现,系统整体传动比绝对值分别与两级的行星排特性参数呈正相关关系。不考虑输入转速的影响,第一级传动各构件以及第二级传动中的太阳轮转速仅与第一级传动的行星排特性参数有关,具体表现为呈反比。第二级传动的输出件转速,与两级传动的行星排特性参数呈反比。动力学方面,针对本文研究的行星传动机构,建立了其平移-扭转耦合模型,考虑到时变啮合刚度、尺侧间隙等因素对动力学方程的影响,在建立其动力学微分方程组时,将上述因素考虑在内,建立了非线性动力学方程,之后求解了本机构的固有频率。同时针对行星轮数目的变化是否会对系统固有频率产生影响,将取第一级行星轮数目为三个,第二级行星轮数目取三到六,研究系统的固有频率变化情况。搭建了本文研究的两级功率分流式行星传动机构实验台,分别进行动力学实验及运动学实验,动力学实验选取并进行固态特性实验,使用激励力锤多次手动敲击行星齿轮箱箱体,通过布置在齿轮箱箱体上的径向、轴向、周向的加速度传感器采集齿轮箱系统在受到力锤敲击激励后的响应,通过某振动采集分析系统,对传递函数进行解析,获得了传动系统的六阶固有频率。将试验采集后分析获得的频率值与理论求解获得的固有频率值进行对比,在可允许的误差范围内,验证了建立的非线性动力学模型的正确性。运动学实验采用行星传动系统的传动效率实验,在恒定输入转速变系统负载和恒定系统负载变输入转速的实验条件下通过实时测控平台及