吉林大学学报(工学版)

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求解齿轮系统非线性动力学微分方程的多尺度方法

李瑰贤,于广滨,温建民,管竹   

  1. 哈尔滨工业大学 机电工程学院,哈尔滨 150001
  • 收稿日期:2006-12-27 修回日期:2007-04-05 出版日期:2008-01-01 发布日期:2008-01-01
  • 通讯作者: 李瑰贤

Method of multiple scales in solving nonlinear dynamic differential equations of gear systems

Li Gui-ian,Yu Guang-in,Wen Jian-in,Guan Zhu   

  1. School of Mechanical and Electrical Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin, 150001, China
  • Received:2006-12-27 Revised:2007-04-05 Online:2008-01-01 Published:2008-01-01
  • Contact: Li Gui-ian

摘要: 首先建立了描述齿轮系统扭转振动的动力学分析模型,并推导出综合考虑时变啮合刚度、齿侧间隙、动态传递误差等非线性因素的齿轮系统非线性动力学的统一微分方程。介绍了用于求解齿轮系统非线性动力学微分方程的多尺度方法的原理,并推导了频率响应方程。利用多尺度方法获得的近似解析解与直接进行数值积分所获得的精确解吻合得较好,表明多尺度方法是求解复杂非线性微分方程最有效的方法之一。

关键词: 机械设计, 轮系统, 非线性振动, 多尺度方法

Abstract:

The dynamic model which describes the torsional vibration behaviors of gear system was introduced accurately in this paper. The differential equation of gear system nonlinear dynamics exhibiting combined nonlinearity influence such as timevarying stiffness, tooth backlash and dynamic transmission error (DTE) was proposed. The theory of multiple scales method was used to solve nonlinear differential equations of gear systems and the frequency response equation was obtained. The fact that the approximate analytical solution by using the method of multiple scales is in good agreement with the exact solutions by numerically integrating differential equations and it proved that the method of multiple scales is one of the most frequently used methods in solving differential equations, especially for large and complicated differential equations.

Key words: mechanical design, gear systems, nonlinear oscillations, method of multiple scales

中图分类号: 

  • TH132.4
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