MATLAB有限元齿轮转子系统动力学模拟与临界转速分析

资 源 简 介

本MATLAB项目基于有限元方法构建齿轮转子系统的多自由度动力学模型，考虑齿轮啮合刚度、轴段刚度等参数，通过离散化处理建立质量与刚度矩阵，求解系统特征值以获得固有频率和临界转速。

详 情 说 明

齿轮转子系统动力学建模及临界转速分析程序

项目介绍

本项目基于有限元方法，开发了一套用于齿轮-转子系统动力学特性分析的专业程序。程序能够建立系统的多自由度动力学模型，通过数值计算求解系统的固有频率、振型及临界转速，为旋转机械的设计和振动特性评估提供重要的理论依据和工具支持。

功能特性

• 有限元建模：将齿轮转子系统离散为轴段、齿轮集中质量单元，考虑齿轮时变啮合刚度、轴段刚度、支承刚度与阻尼，自动组装系统总体质量、刚度与阻尼矩阵。
• 模态分析：采用QR算法求解系统特征值与特征向量，获取各阶固有频率与振型。
• 临界转速分析：通过坎贝尔图分析系统临界转速，识别不同转速下的共振风险区域。
• 动力响应计算：基于Newmark-β法计算系统在外部激励下的频率响应。
• 结果可视化：提供模态振型图、坎贝尔图、频率响应曲线等图形化结果展示。

使用方法

1. 参数配置：在指定文件中设置轴段、齿轮、支承的结构参数与材料属性，以及转速范围、分析步长等运行参数。
2. 执行分析：运行主程序，程序将依次执行有限元建模、矩阵组装、特征值求解、临界转速计算及响应分析。
3. 结果获取：程序将输出各阶固有频率、临界转速等数值结果，并生成相应的可视化图表与分析报告。

系统要求

• MATLAB R2018a 或更高版本
• 推荐内存 8GB 及以上
• 需安装 MATLAB 基础模块及信号处理、图像处理工具箱

文件说明

主程序文件整合了程序的核心功能，包括系统参数读取与校验、有限元模型自动生成、系统运动方程求解器的调用、特征值问题的计算与分析、临界转速的识别与绘图，以及最终分析报告的生成与输出。它作为程序的调度中枢，协调各计算模块有序执行，确保分析流程的完整性与准确性。