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。     

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。     

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。     

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。     

考虑摩擦力时的齿轮系统动力学分析

根据齿轮啮合原理和齿面方程，从Lagmnge方程出发，并考虑到轮齿啮合摩擦力对系统的影响，建立了直齿圆柱齿轮转子一轴承系统的弯扭耦合动力学方程，并用数值方法求解了系统的多自由度时变非线性微分方程，求出了在扭转激励下，系统的弯扭振动响应，为系统的动态分析做了理论准备。     

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。     

啮合刚度及啮合阻尼对齿轮振动影响的研究

采用集中质量法建立了齿轮传动系统的动力学模型,并通过解析法对模型进行求解,研究齿轮传动系统的啮合刚度和啮合阻尼对齿轮传动时产生的振动影响.结果表明,提高啮合刚度、增大啮合阻尼都能有效地降低齿轮传动时产生的振动和噪声.为齿轮传动系统实现减振降噪提出了可行的优化措施.     

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。     

不同工况下弹流润滑与齿轮动力学耦合研究

为探究线接触下齿轮传动系统与弹性流体动力润滑的耦合特性,研究采用广义有限元法建立两级齿轮传动系统,通过有限元法求啮合刚度,考虑齿轮润滑状态下的油膜刚度效应,综合叠加齿轮油膜刚度与啮合刚度,使用Newmark积分法对动力学方程进行求解,分析了耦合润滑后不同工况下齿轮啮合位置处的动力学特性和润滑特性。结果表明：齿轮综合刚度会随转速的增加而减小,随负载增加而增大;转速相比于负载对于油膜厚度影响较大,且考虑了轴的柔性后,传动系统在共振转速区内振幅变化显著,会对油膜厚度和系统振动产生一定影响,耦合油膜后在高速共振区内齿面动载荷变化明显。     

基于刚度矩阵单元的斜齿轮传动系统耦合振动有限元分析

推导了斜齿轮传动系统的轮齿啮合刚度矩阵;以及传动轴及支承的弹性变形,利用有限元法建立了考虑轮齿啮合刚度的斜齿轮传动系统的弯-扭-轴-摆耦合振动模型;计算了系统的耦合振动固有模态,并分析了轮齿啮合刚度及轴承支承刚度对系统动态特性的影响。     

数控龙门镗铣床主传动系统扭转动力学分析

考虑系统的扭转振动作用,利用Lagrance法建立XK(H)2740数控龙门镗铣床主传动系统的扭转动力学模型.采用MATLAB软件计算了在时变啮合刚度和误差激励下主传动系统的动态响应,验证了主传动系统的动态特性,为机床主传动系统的动态性能优化提供了理论依据.     

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。     

直驱式回转工作台传动性能分析

针对精密卧式加工中心性能不断提升需求,对其回转工作台的传动精度、快速响应特性、加工稳定性等提出更高要求,通过建立精密回转工作台动力学模型,计算系统在扭转振动、时变啮合刚度、误差激励等因素作用下的动态响应,分析系统动态特性。同时建立其传动精度模型,计算传动系统在各误差因素作用下系统传动精度。研究表明:传动系统在高速输入情况下振动情况良好,传动系统可以获得很高的动态响应性能;其定位精度与重复定位精度均满足设计要求,系统可以获得良好的传动精度。     

调制激励下直齿传动系统动力学特性分析

由于加工误差、装配误差等因素的影响,在实际测试中,齿轮传动系统的振动信号频谱在其啮合频率及其倍频程周围均会出现边频带。该文将时变啮合刚度与传动误差简化为调幅-调频调制的傅里叶级数。在此基础上,建立了一个无量纲的5自由度的齿轮传动系统集中参数模型。数值仿真结果表明,调制激励下系统幅-频响应曲线跳跃早于非调制激励;调制激励下系统响应频谱中啮合频率及其倍频附近出现明显的边频带。     

冷轧机主传动系统组合谐波动力学特性

针对冷轧机主传动系统运行时的失稳振动现象,建立了主传动系统扭振模型。综合考虑系统阻尼及刚度,应用多尺度法求解冷轧机主传动系统在组合谐波作用下的动力学特性方程。采用数值方法,通过幅频响应曲线、相平面图和系统振动分岔图等研究外扰激励幅值、系统阻尼和系统刚度对冷轧机主传动系统的影响。仿真结果表明：系统阻尼、系统刚度和外扰激励幅值的变化会对冷轧机主传动系统的幅值、共振区域以及脊骨线位置产生影响。系统状态也会随着系统参数的变化呈现出不同的周期性运动规律,产生失稳分岔和混沌现象。研究为冷轧机主传动系统的设计提供了参数域选择与理论指导。     

轻载装载机变速箱振动特性分析与试验

为了给装载机变速箱减振降噪提供依据,通过集中参数和有限元法相结合的方式对变速箱进行振动分析。综合考虑液力变矩器激励、齿轮系统内部激励等因素,建立装载机变速箱传动系统的弯-扭耦合动力学模型,求解得到各轴承的动态支反力;建立箱体有限元模型,进行模态分析,以轴承动态支反力为激励,在模态的基础上进行箱体谐响应分析,得到箱体在激励下的振动响应,选择箱体表面的振动测点,分析测点的振动加速度,找到并分析振动峰值及对应振型;最后进行变速箱振动试验,验证仿真的正确性。结果表明：传动系统的激励主要集中在输入和输出平行轴齿轮处,传动系统和箱体振动的峰值频率均和齿轮啮合频率相近,变速箱箱体振动较大的位置位于箱体的底部。试验与仿真对比,试验中存在和仿真相近的峰值频率,仿真和试验所得的振动加速度均方根误差值小于20%,验证了仿真的正确性。     

含太阳轮故障因素的行星齿轮传动系统动态特性研究

基于故障因素对行星齿轮系统动态特性的影响,用赫兹接触理论,在考虑齿面接触刚度特性的条件下引入弯曲刚度,建立新的传动系统动力学模型。利用扭簧刚度变化分别引入太阳轮裂纹和断齿2种故障因素,分别模拟了行星齿轮传动系统在不同故障因素影响下的运转状态。通过分析动载荷谱、太阳轮浮动轨迹研究故障因素对行星齿轮传动系统动态特性的影响。结果表明:太阳轮出现裂纹故障时,太阳轮浮动轨迹随着裂纹的加深逐渐扩大;在经过裂纹轮齿时,行星轮与内齿圈啮合力振幅少量增加;太阳轮出现断齿故障时,太阳轮浮动轨迹在啮合处发生瞬时大幅度偏移;行星轮与内齿圈啮合力振幅较大,在频域图的低频区域出现大量边频带;故障因素对传动系统的影响随工况条件的改变而变化。     

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。     

冲击载荷作用下减速器行星齿轮传动系统振动特性研究

行星机构应用领域广泛,其稳定性影响生产可靠性。为了研究行星齿轮传动部分的振动特性,以某减速器行星部分为研究对象,采用集中质量法建立行星齿轮机构的动力学模型,建立单个齿轮振动模型,得到影响振动特性的因素。利用动力学分析软件,研究冲击载荷作用下行星齿轮机构的振动情况,获得各级传动角速度及啮合力曲线。结果表明:啮合力在起始阶段存在大范围波动,有冲击作用,啮合力围绕均值上下波动,在小周期内重复相同的波动;冲击载荷作用下,啮合力的不稳定性增强,大范围地波动,啮合力接近于稳定载荷下的3倍;对结构柔性化后,柔性体接触间会发生小幅度弹性变形,变形导致啮合冲击增大。研究结果为行星齿轮传动系统的优化设计提供了参考。     

叶片辊轧机传动系统动力学特性仿真与分析

叶片辊轧机传动系统动力学特性是决定叶片加工质量的关键性能之一。基于虚拟样机技术,采用Pro/E建立辊轧机传动系统三维模型,再将其导入RecurDyn中进行动力学仿真,模型中设置各齿轮、齿轮与齿条间为赫兹接触模型,并以轧辊与叶片间的非线性辊轧力作为模型激励载荷,对传动系统的动态特性进行仿真分析。结果表明:传动系统中,轧辊齿轮-齿条、轧辊齿轮-齿轮以及油缸齿轮-齿条之间的接触力曲线均呈现周期性波动;旋转油缸运动过程中,瞬时速度变化周期与大齿轮及侧齿轮的啮合周期相关;上下轧辊齿轮转速平稳,但在轧辊旋转方向改变瞬间,速度存在冲击现象;运动过程中,上、下轧辊角速度变化趋势与旋转油缸角速度变化趋势基本相同。研究结果为优化叶片辊轧机传动系统结构提供了理论依据。