考虑多间隙的航天机构传动关节振动特性分析

doi:10.3901/JME.2017.11.044

机械工程学报 ›› 2017, Vol. 53 ›› Issue (11): 44-53.doi: 10.3901/JME.2017.11.044

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考虑多间隙的航天机构传动关节振动特性分析

张慧博¹, 陈子坤², 魏承², 赵阳², 游斌弟³

1. 河北工业大学机械工程学院天津 300401;
2. 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨 150001;
3. 哈尔滨工业大学(威海)船舶与海洋工程学院威海 264209);

出版日期:2017-06-05 发布日期:2017-06-05
作者简介:
张慧博，男，1985年出生，博士，讲师。主要研究方向为多体系统动力学、航天机构可靠性。
E-mail：zhanghb@hebut.edu.cn
赵阳(通信作者)，男，1968年出生，博士，教授，博士研究生导师。主要研究方向为飞行器动力学仿真、航天机构可靠性、航天机构动力学。
E-mail：yangzhao@hit.edu.cn
基金资助:
* 国家重点基础研究发展计划(973计划，2013CB733000)、国家自然科学基金(51575126)和机器人技术与系统国家重点实验室开放研究(SKLRS-2017-KF-15)资助项目; 20160728收到初稿，20170316收到修改稿;

Vibration Characteristics Analysis of Joint with Multiple Clearances in Space Mechanism

ZHANG Huibo¹, CHEN Zikun², WEI Cheng², ZHAO Yang², YOU Bindi³

1. School of Mechanical Engineering， Hebei University of Technology， Tianjin 300401;
2. School of Astronautics， Harbin Institute of Technology， Harbin 150001;
3. School of Naval Architecture and Ocean Engineering， Harbin Institute of Technology， Weihai 264209

Online:2017-06-05 Published:2017-06-05

摘要/Abstract

摘要：

为了分析含间隙航天机构传动关节的振动特性，以行星齿轮传动系统为研究对象，提出考虑多间隙耦合的行星齿轮传动关节动力学建模方法。模型中考虑了轴承径向间隙、齿侧间隙以及时变啮合刚度等非线性因素。并通过数值仿真，研究转速、间隙大小以及负载对系统振动特性的影响规律。分析结果表明：由于多间隙的影响，导致系统间各部件的振动存在耦合关系。同时，转速和间隙大小的变化，都有可能引发谐振现象。惯性负载较大时，关节的回转精度和稳定性较好，但处于空载或轻载状态时，系统内部振动幅值增大。

关键词: 多间隙, 行星齿轮, 振动特性, 航天机构

Abstract:

A dynamic model with multiple clearances of planetary gear joint is proposed to analyze the vibration characteristics. The model includes the coupling relation of multiple clearances in planetary gear joint. It also includes time variation of gear mesh stiffnesses. Then, by using numerical simulation method, the vibration characteristics of planetary gear system influenced by rotational speed, clearance size and inertia load are presented and discussed in frequency domain. The results show that there are complex coupling relationships among different vibrations in system, because the effect of multiple clearances coupled. The resonance phenomenon will occur for changes in rotational speed and clearances’ size. When the inertia load is relatively large, the joint has high movement accuracy. But the amplitude of vibration in joint is relatively large in empty-load or light-load.

Key words: multiple clearances, planetary gear, vibration characteristics, space mechanism

张慧博, 陈子坤, 魏承, 赵阳, 游斌弟. 考虑多间隙的航天机构传动关节振动特性分析[J]. 机械工程学报, 2017, 53(11): 44-53.

ZHANG Huibo, CHEN Zikun, WEI Cheng, ZHAO Yang, YOU Bindi. Vibration Characteristics Analysis of Joint with Multiple Clearances in Space Mechanism[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2017, 53(11): 44-53.

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Vibration Characteristics Analysis of Joint with Multiple Clearances in Space Mechanism

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