基于分形理论的粗糙齿面齿轮动力学研究

为研究齿面微观误差对齿轮动力学特性的影响,基于分形理论对粗糙表面进行分形表征。结合时变啮合刚度、静态传递误差以及齿面摩擦等因素,建立计及粗糙齿面的齿轮非线性动力学模型,研究齿面粗糙度、齿面摩擦及工况对齿轮动力学特性的影响。结果表明：粗糙度增大时,齿轮传动系统的动态传递误差增大,振动稳定性降低,动态性能逐步恶化;齿面摩擦会使齿轮副的动态传递误差和振动位移都增大,且摩擦对垂直啮合线方向的振动特性影响更明显;粗糙度对齿轮动力学特性的影响随工况变化而改变,结合工况合理地进行齿面精度设计,有利于进一步平衡加工成本与传动质量之间的问题。     

啮合阻尼对人字齿行星齿轮传动系统均载特性影响分析

采用集中参数法建立人字齿行星齿轮传动系统纯扭转非线性动力学模型,考虑时变啮合刚度、齿侧间隙、综合传动误差等激励对振动特性的影响。采用Runge-Kutta法对系统动力学方程组进行数值迭代求解,获得系统的稳态响应。相图借助庞加莱截面技术、频谱分析等手段分析系统的非线性响应形态,研究啮合阻尼对系统动态特性的影响。结果表明：人字齿轮传动系统在多源激励因素作用下表现出丰富的非线性动力学特性;适当增大啮合阻尼,系统由混沌运动状态转化为周期运动状态,系统的振动减弱,稳定性增强。     

考虑齿面粗糙度影响的齿轮动力学研究

为了分析齿面粗糙度对齿轮系统动力学特性的影响,进一步平衡齿面精度与加工成本的关系,从齿面随机性粗糙度的角度对齿轮系统动态特性进行了研究。根据分形理论,建立了含有随机粗糙度的粗糙齿面数学模型;基于该粗糙齿面数学模型,进一步建立了齿面粗糙度误差影响下的静态误差模型。结合以上数学模型,在单自由度齿轮动力学模型中,通过数值仿真分析了磨齿加工情况下的齿面粗糙度对于齿轮动力学特性的影响,以及不同转速下齿面粗糙度对动态响应的影响。结果表明:齿面粗糙度对于齿轮动力学特性影响显著,随着转速增大,齿面粗糙度对于系统的动态性能影响呈现上升的趋势。     

圆弧齿线圆柱齿轮动态接触性能分析

齿轮动态接触性能将直接影响传动平稳性和承载能力。为了研究圆弧齿轮啮合过程中动态接触特性的时变规律,基于大刀盘铣削加工圆弧齿轮原理,借助MATLAB与UG建立精确的齿轮三维模型;借助ANSYS对圆弧齿轮副进行显式动力学分析,研究了点接触形式的圆弧齿轮的齿面接触应力分布情况;同时通过对齿轮副从静止到启动这一动态过程的模拟,探究了轮齿接触应力和啮合冲击的时变规律;最后,通过对不同齿宽系数的齿轮接触应力时变规律的研究,揭示了齿宽系数对圆弧齿轮的传动平稳性及承载能力的影响规律。实验结果表明,当齿宽系数在0.35~0.6范围内变化时,齿宽系数越大,齿轮的啮合冲击越大,而接触应力越小,为圆弧齿轮的设计及工程应用提供了理论依据。     

风电齿轮箱直齿轮传动系统动态特性影响分析

综合考虑齿轮啮合刚度、齿侧间隙、齿轮啮合误差以及外部激励等多种非线性因素对齿轮传动系统动态特性的影响,建立风电齿轮箱传动系统高速级直齿轮传动的纯扭转非线性动力学模型,用拉格朗日方程推导了传动系统的振动微分方程。采用Runge-Kutta法对直齿轮系统非线性动力学模型进行求解,得到传动系统的时域波形、频谱图和相位图。定量给出齿轮转速、齿侧间隙等参数变化对齿轮传动系统动态特性的影响。结果表明:随着转速和齿侧间隙的增大,传动系统的振动幅值明显增大,系统的振动加剧。为风电齿轮箱传动系统的固有特性,动态响应等动力学特性奠定了一定的基础。     

基于LTCA的高速齿轮传动系统非线性动态特性分析

为研究高速齿轮传动系统的动态特性问题,建立了考虑时变啮合刚度激励、误差等因素的非线性弯-扭耦合动力学模型。采用承载接触仿真(LTCA)方法,结合当量误差啮合理论,计算了模型中的时变啮合刚度和啮合误差激励条件。利用数值方法求解得到系统的动态响应特性。结果表明:在时变啮合刚度和啮合误差激励因素影响下,系统表现出很强的非线性特性;转速从7000r/min变化到15000r/min时,时间历程一直表现为非周期变化;增大轮齿啮合刚度和提高加工精度等级可改善动态响应特性。为高速齿轮传动系统的动态稳定性设计提供理论基础。     

考虑啮合错位的斜齿轮复合修形优化研究

为了减少斜齿轮传动因啮合错位导致的齿面偏载、传递误差增大、啮合冲击增大,研究考虑啮合错位的斜齿轮复合修形方法,讨论修形前后不同错位量下齿面啮合性能的变化规律。该方法考虑了啮合错位对齿轮啮合性能的影响,基于斜齿轮啮合接触计算模型,以齿面载荷分布、传递误差、啮合冲击等性能指标为评价依据,进行了“螺旋角修形+齿廓鼓形修形”的复合修形。结果表明：基于多目标的“螺旋角修形+齿廓鼓形修形”复合修形能有效改善因啮合错位造成的齿向偏载,且在降低传动误差峰峰值和改善啮合冲击方面显著优于单一的螺旋角修形,能较全面地改善斜齿轮的啮合质量。     

基于热效应的含点蚀故障的齿轮啮合特性分析

为了研究考虑热效应的点蚀对齿轮啮合特性的影响,本文运用有限元软件建立不同程度点蚀模型,将边界条件加入到齿轮的不同齿面得出不同程度点蚀轮齿的温度场,并分析出考虑热效应的不同程度点蚀对齿轮啮合刚度的影响规律。结果表明:在齿轮啮合过程中,齿顶参与摩擦较多,温度较高,齿轮两侧温度低于中间温度;当点蚀面积沿着齿宽方向扩大,温度场无明显变化,沿着齿廓方向扩大温度场变化明显;点蚀程度越大,轮齿温度越高,齿轮的啮合刚度越低。研究结果对于揭示齿轮啮合特性研究有重要的科学意义。     

随机啮合参数下辊轧机传动系统动力学特性分析

建立了斜齿6自由度齿轮弯-扭-轴耦合的辊轧机传动系统模型,使用变步长4阶Runge-Kutta数值积分法,对含有时变啮合刚度激励、传动误差激励以及齿侧间隙激励的传动系统动力学模型进行数值分析,得到辊轧机传动系统的动态响应过程。研究结果表明:时变啮合刚度激励、传动误差激励以及齿侧间隙激励的随机性引起齿轮传动系统不同程度的位移振动,并且振动位移均值及均方差随着随机间隙的离散程度增加而增大;由于从动齿侧处于传动系统末端,承受负载大,因此,从动齿侧的振动位移均值及均方差大于主动齿轮的振动位移均值及均方差。该研究为辊轧机传动系统的工程设计提供了参考。     

考虑齿廓修形直齿轮传动系统动态响应数值分析

计算不同修形量下直齿轮时变啮合刚度及静态传递误差等参数,建立单级齿轮副动力学模型,分析齿轮系统在不同修形量下动态响应特性。研究发现,采用变增量逼近的方法能很好的求取非标准渐开线齿轮啮合过程中啮合点的位置。动态传递误差频谱中包含刚度激励的谐波成分和齿轮系统本身的固有频率成分,当两频率成分发生重合时,齿轮系统会发生动态传递误差振幅随时间变化越来越大的情况,应当极力避免。     

基于非线性有限元接触理论行星齿轮副瞬态啮合特性研究

为了比较分析风电行星齿轮副啮合面和非啮面瞬态接触特性的差异,根据非线性有限元接触理论,建立了某风电增速用输入级传动机构NGW型行星轮系的非线性有限元模型,对行星齿轮副的瞬态啮合过程进行了动力学实验研究,获得了行星轮系构件齿廓不同啮合位置应力的时间历程曲线。研究表明啮合轮齿廓不同位置的应力具有相似的变化规律;与外啮合的行星齿轮轮廓应力相比,内啮合行星齿轮齿廓的应力较大。在此基础上,对比分析了风电行星齿轮副的关键工况参数对啮合面和非啮合面的瞬态接触的影响,为以改善行星齿轮啮合性能和可靠性为目标的动态优化设计方案确定提供有益的指导。     

典型故障对直齿轮啮合刚度的影响

以外啮合圆柱直齿轮为研究对象,采用有限元法计算典型故障齿的啮合刚度,分析故障齿齿面应力分布特征以及主动轮的齿向载荷分配,研究含齿根裂纹、齿面断裂、齿面点蚀故障的齿轮副对啮合刚度的影响以及载荷变化引起的裂纹故障齿的啮合刚度的变化。分析结果表明:贯通裂纹齿啮合刚度相比斜裂纹齿啮合刚度变化明显,单齿啮合刚度变化更为突出;载荷较小时裂纹故障齿啮合刚度随载荷增大而增大,载荷超过一定值后啮合刚度趋于定值;齿面断裂面的大小严重影响齿轮啮合刚度。     

一种新型椭圆齿轮马达的动力学分析

为了增大非圆齿轮马达的排量,平衡马达的径向力,提出了6-8阶低速大扭矩椭圆齿轮马达。从椭圆齿轮的传动特性出发,得到了该椭圆齿轮系统的建模过程,绘制出了该非圆行星齿轮系统中各个齿轮的节曲线以及齿廓图形。在分析各个激振参数,并考虑了行星齿轮系统中各啮合齿轮的时变啮和刚度,啮合相位及齿轮副间隙的基础上,建立了椭圆行星齿轮系统的的动力学方程,并得出了系统的动态响应。动力学模型建立与求解的方法对于一般的非圆行星齿轮系统的动力学分析具有普遍适用的意义。     

含太阳轮缺齿故障的行星齿轮传动系统动态特性研究

针对故障因素对行星齿轮传动系统动态特性影响不明确的问题,采用Hertz接触理论计算齿轮副啮合力的方法,有效的引入了太阳轮缺齿故障因素,建立了行星齿轮传动系统动力学分析模型;模拟系统在太阳轮出现缺齿情况下的工作过程,分析故障因素随着系统输入转速和负载变化对传动系统动态特性的影响。数据表明:太阳轮出现缺齿故障时,太阳轮浮动轨迹半径增大;啮合力基频及倍频周围出现边频带,低频区域出现大量低频带;随着转速和负载的增加,各轮齿间啮合力正常波动和冲击幅值均增大。该结果可为行星齿轮传动系统的设计制造、使用监测和故障诊断提供理论依据。     

考虑力矩波动的机器人关节用齿轮副动力学研究

为揭示作用于齿轮副输入输出端扭矩波动对其动态特性的影响规律,以一对直齿圆柱齿轮为研究对象,考虑时变啮合刚度、静态传动误差,构建其六自由度动力学模型。考虑齿轮副驱动扭矩及负载扭矩的波动特性,利用数值算法获得动态传动误差、线性振动位移等振动响应。进一步地,研究静态传动误差、转速、扭矩波动相角等参数对振动响应的影响规律。结果表明:动态传动误差的峰谷值随着静态传动误差、转速及扭矩波动相角的增大而增大;而扭矩以正弦形式波动时,可在一定程度上降低动态传动误差的峰谷值;线性振动位移随波动幅值增大而增大。     

液压缸驱动下叶片辊轧机传动系统动力学特性北大核心CSCD

为了分析液压缸非线性动力学特性对叶片辊轧机传动系统振动的影响,建立了液压缸与叶片辊轧机传动系统耦合振动模型,考虑载荷作用下齿条基体产生弹性变形,推导出上轧辊二级齿轮-齿条时变啮合刚度,采用Runge-Kutta法求得了系统动力学特性,研究了无杆腔的初始有效长度、齿轮-齿条啮合刚度等参数对辊轧机传动系统的动力学特性的影响。分析表明,无杆腔的初始有效长度的增加,使系统逐步由周期运动进入倍周期运动,最终转为混沌运动;此外,齿轮-齿条啮合刚度引起上轧辊一级齿轮以及上轧辊二级齿轮-齿条的振动位移在初始时刻产生一定的波动,而对下轧辊一级齿轮的运动状态影响较小。     

激励因素对人字齿行星齿轮系统动态特性的影响

为研究激励因素对人字齿行星齿轮传动系统动载稳定性的影响,综合考虑阻尼、时变啮合刚度、齿侧间隙和综合传动误差等激励参数,建立人字齿行星齿轮系统的纯扭转动力学模型。采用Runge-Kutta法进行数值求解;分析在不同啮合频率下,阻尼比、刚度波动系数和综合啮合误差等参数对系统内、外啮合副动载特性的影响;采用三维速度-频率扫描瀑布图、相图和Poincaré映射分析外啮合动载系数突出值。结果表明：内啮合具有更好的振动稳定性和均载性能;当阻尼比增大时动载系数总体呈减小趋势,动载系数随着刚度波动系数和综合啮合误差增大发生失稳现象,波动较剧烈;对动载突变的激励因素值分析,观测到超谐波共振现象;在临界转速时系统处于拟二倍周期振动状态,表明系统在给定区间内处于收敛状态。     

基于UG和ADAMS行星齿轮传动系统动力学仿真

利用实体建模软件UG建立了减速器行星齿轮传动系统的虚拟样机,并利用UG与动力学仿真分析软件ADAMS,将虚拟样机导人到ADAMS中建立仿真模型.齿轮啮合时,轮齿间除了滚动接触外还存在相应的滑动接触,使轮齿间具有较大的摩擦.针对利用传统赫兹理论计算齿面接触力时没有考虑齿间摩擦的缺陷,将摩擦因数引入计算并进行仿真分析,得到...     

渐开线变齿厚直齿轮传动误差研究

基于齿轮啮合原理和变齿厚齿轮加工原理,建立平行轴渐开线变齿厚齿轮传动节圆锥模型和三维模型,并通过数字滚检试验及ADAMS仿真验证模型的正确性。为研究平行轴渐开线变齿厚直齿轮传动误差,建立齿轮动力学分析模型并引入动态传递误差,分析不同负载、转速、轴线安装误差对齿轮传动误差的影响。结果表明：随着负载增大,传动误差也随之增大,但逐渐趋于平稳;随着转速增大,传动误差近似线性增长,变化明显;轴线安装误差对传动误差影响较小,传动误差随轴线安装误差的增大整体呈“M”形变化,且都做周期性波动。     

直齿圆柱齿轮结构场有限元分析

为研究齿轮动态啮合过程中的应力、应变和速度、加速度对系统动力学的影响,根据齿轮啮合原理和赫兹接触理论计算齿轮啮合过程中的接触应力;根据接触有限元方法,利用ANSYS Workbench数值分析了齿轮动态啮合过程中,沿啮合线、齿宽和齿轮径向方向上最大等效应力、最大等效应变的发生位置以及最大速度、最大加速度的变化规律。计算结果表明,从动轮的接触带靠近两端面处和齿根圆处最容易发生轮齿失效;双齿啮合时速度稳定性比单齿啮合时提高约25%,振动冲击现象明显减弱。分析齿轮最容易发生失效的位置,模拟振动冲击点,为提高齿轮强度和齿轮优化设计以及为电机转速的控制提供了理论基础。