[发明专利]一种柔性支承齿轮传动装置自适应建模方法

权利要求书

1.一种柔性支承齿轮传动装置自适应建模方法，其特征在于，将整个齿轮系统划分为：传动系统模块、箱体模块、隔振器模块和基础模块，具体包括以下步骤：

步骤1、对所述传动系统模块，采用集中质量法提取所述传动系统模块的质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵；

步骤2、对所述箱体模块，建立所述箱体模块的有限元模型，提取边界耦合节点的参数，采用子结构法提取所述箱体模块的质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵；

步骤3、将所述隔振器模块简化为弹簧单元，得到隔振器的质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵；

不考虑所述隔振器模块内部节点的作用，仅考虑所述箱体模块以及基础模块与所述隔振器模块之间的相互作用，对所述隔振器模块采用简化的弹簧单元进行建模；

步骤4、对所述基础模块，建立所述基础模块的有限元模型，提取边界耦合节点的模态参数，利用子结构法提取所述基础模块的质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵；

步骤5、通过对上述步骤中得到所述传动系统模块、箱体模块、隔振器模块以及基础模块的质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵分别进行组装，并考虑各模块之间的相互耦合影响，得到完整的耦合系统动力学模型；

所述步骤1中的传动系统模块包括齿轮、轴、轴承，采用集中质量法提取齿轮、轴、轴承的质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵，再考虑齿轮、轴、轴承三者之间的耦合作用，得到所述传动系统模块的质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵；

传动系统模块动力学方程为：

式中，

传动系统模块的质量矩阵

式中：——k模块总体质量矩阵中第i行第j列元素的质量矩阵，这里的k代表的是一个字母变量，k＝t,x,s,b；k＝t则代表传功系统模块，k＝x代表箱体模块，k＝s代表隔振器模块，k＝b代表基础模块；

传动系统模块的阻尼矩阵

式中：——k模块总体阻尼矩阵中第i行第j列元素的阻尼矩阵；

传动系统模块的刚度矩阵

式中：——k模块总体刚度矩阵中第i行第j列元素的刚度矩阵；

传动系统模块的节点的加速度列向量

式中：——k模块的总体加速度矩阵中第i行元素的加速度矩阵；

传动系统模块的节点的速度列向量

式中：——k模块的总体速度矩阵中第i行元素的速度矩阵；

传动系统模块的节点的位移列向量

式中：——k模块的总体位移矩阵中第i行元素的位移矩阵；

传动系统模块的支反力列向量

式中：f_i^k(t)——k模块的总体载荷矩阵中第i行元素的载荷矩阵。

2.根据权利要求1所述的柔性支承齿轮传动装置自适应建模方法，其特征在于，所述步骤2具体包括以下步骤：

步骤2.1、在所述箱体有限元模型中各轴承中心处分别建立节点；

步骤2.2、将这些节点分别与相应轴承座圆环面上的节点之间通过刚性梁单元建立变形耦合关系；

步骤2.3、箱体在底座及各螺栓处施加位移全约束；

步骤2.4、将所有轴承中心节点定义为一个超单元并施加主自由度，通过内部自由度的凝聚得到该超单元质量矩阵和刚度矩阵；

步骤2.5、根据子结构理论得到箱体等效质量矩阵、等效阻尼矩阵和等效刚度矩阵。

3.根据权利要求1所述的柔性支承齿轮传动装置自适应建模方法，其特征在于，所述步骤4具体包括以下步骤：

步骤4.1、在基础有限元模型中各螺栓孔中心处分别建立节点；

步骤4.2、将所有螺栓中心节点定义为一个超单元并施加主自由度，通过内部自由度的凝聚得到该超单元质量矩阵和刚度矩阵；

步骤4.3、根据子结构理论得到基础模块等效质量矩阵、等效阻尼矩阵和等效刚度矩阵。