考虑结构柔性的电动轮毂NW行星传动啮合特性分析

电动轮毂传动NW型行星齿轮减速器为研究对象,设计了该NW行星传动几何参数,考虑齿圈的柔性建立了电动车轮毂驱动NW轮系啮合分析模型.研究了齿圈厚度对齿圈变形和轮系传动误差的影响规律,分析了齿轮副的啮合印痕分布,并对齿轮进行了修形研究.基于行星销轴位置误差定义分析,研究了行星销轴位置误差对行星传动均载的影响.结果 表明,齿圈厚度对齿圈变形影响较大,齿圈厚度越厚,齿圈变形越小,呈现非线性变化,且轮系的传动误差减小;轮齿修形有效地改善了轮齿啮合偏载现象;行星架销轴切向位置误差对NW行星传动均载影响较大,而径向位置误差对均载影响较小.     

计入行星架柔性的行星传动啮合特性分析及修形可靠性研究

以大功率风电齿轮箱中低速行星级传动为研究对象,通过建立计入行星架结构柔性的多体模型,对行星架进行静态分析求得其位移幅值和应力云图,并据此分析行星架柔性引起的传动件附加位移对行星级内外齿轮副啮合特性的影响。在此基础上,采用正交试验原理开展行星轮系的齿轮修形研究,以减轻因行星架柔性变形引起的啮合错位对齿轮啮合性能的负面效应。最后,针对提出的齿轮微观修形策略,运用可靠性理论研究因误差等随机因素引起的啮合错位量和齿轮微观修形参数的随机不确定性对传递误差波动量造成的影响。可靠性分析结果表明,啮合错位量和修形参数的随机不确定性对传递误差波动量的影响很小,表明所提的修形策略可用于指导行星齿轮的微观齿面修形。     

考虑双联行星齿轮轴扭转变形的拓扑修形方法研究

针对双联行星齿轮轴在载荷作用下产生扭转变形造成行星轮系偏载、轮齿啮合冲击大等问题,提出了考虑双联行星齿轮轴扭转变形的拓扑修形方法。分析了双联行星齿轮轴扭转变形成因及其对轮系均载性能的影响,基于多体齿轮承载接触分析（PLTCA）、齿轮承载接触分析（LTCA）求解了变形下的承载传动误差与齿面载荷分配系数;利用优化智能算法求解了齿面最大修形量条件下的修形参数最优解;对所提方法进行仿真验证。结果表明,本方法能有效降低齿面单位长度载荷与传动误差幅值,一级、二级行星轮齿面单位长度载荷分别下降33.58%、21.35%,传动误差幅值下降77.74%;在减速器载荷试验台上进行实验验证,实验结果与仿真结果一致;各行星轮齿面的磨损情况均大幅改善,较好地解决了NGWN型行星轮系偏载问题,提高了设备传动精度与使用寿命。     

齿轮修形对大功率风电增速器传动误差的影响研究

以某大功率风电增速器为研究对象,介绍了齿轮微观修形的基本理论。应用Romax软件建立风电增速器整机模型,分析了轮齿修形前后齿面的应力分布情况,给出了使动态传动误差波动较小的齿向修形和齿廓修形的范围。对比分析了齿面微观修形方式对传动误差的影响,研究了轮齿修形对传动误差影响的基本规律。在此基础上,给出了相同修形参数不同载荷工况下传递误差的变化趋势。结果表明,合理的轮齿修形量能够有效改善由于制造误差和轴变形造成的齿面偏载现象,同时降低了传动误差的波动,为风电增速器轮齿修形提供了参考。     

装配误差对风电齿轮箱动载系数的影响规律研究

建立了某1.5WM级风电齿轮箱多体动力学模型,运用多刚体动力学理论研究了基于Hertz接触理论的轮齿啮合力的时域特性.定性地分析了风电齿轮箱二级行星传动机构在各装配误差单独作用下的动载系数.分析结果表明:行星齿轮传动时接触力在时域具有明显的动载特性.在相同误差大小情况下,行星轮安装偏差对整个轮系的动载系数的影响最大.     

齿轮修形在直升机传动系统中的应用研究

以某型直升机减速器中行星轮系为例,在考虑加工及装配公差条件下,研究齿轮修形对行星轮系传递误差、接触应力、功率损失以及载荷分配的影响。结果表明,齿轮修形可以使行星轮系传递误差及功率损失更小,进入及退出啮合时的接触应力变化更平缓,行星轮载荷分配更均匀。     

NN型少齿差行星齿轮传动啮合冲击分析及修形设计

针对少齿差行星齿轮传动时的多齿啮合效应,采用有限元法建立了渐开线少齿差多齿啮合模型,分析了动态轮齿的接触特性分析,得到了完整啮合周期内齿面接触应力、齿面印痕、齿面滑动位移等啮合特性参数,分析了啮入、啮出冲击对齿顶刮行的影响。采用长修形法对少齿差行星传动的齿轮进行齿廓修形,使轮齿啮合状况得到了改善,明显减小了啮合冲击对齿顶刮行的影响,研究结果对指导少齿差行星齿轮传动设计具有重要意义。     

2.5MW风电齿轮箱行星轮系啮合相位差对其固有频率的影响

对2.5MW风电齿轮箱低速轴上的行星轮系采用集中参数法建立行星轮系的平移-扭转耦合动力学模型,通过对比在啮合刚度都相等且均取其平均啮合刚度的条件下和3个行星轮在啮合相位差影响下啮合刚度不一致条件下的固有频率,最终得出在啮合相位差影响下不同的啮合刚度组合对行星轮系的低阶固有频率影响较小,对其高阶固有频率的影响比较显著的结论。经过以上对2.5MW风电齿轮箱行星轮系固有频率的分析,能为其动力学分析奠定良好的基础。     

风电行星轮系动态啮合特性分析

时变风载是风电增速齿轮系破坏的重要原因之一,因此对处于极端恶劣工况风电增速齿轮系动态啮合研究非常重要。以风电斜齿行星轮系为对象,考虑齿侧间隙、轴承游隙及摩擦对啮合的影响,建立了风电斜齿行星齿轮系有限元模型。采用非线性动力学方法,研究了行星齿轮与太阳轮、内齿轮啮合过程中其齿根弯曲应力的变化规律,分析了转速对其啮合冲击应力的影响。通过分析计算得出:转速增加能使齿根弯曲应力曲线提前,行星轮的冲击应力不一定会随着转速的提升而变大;齿轮箱和传动轴受到的冲击应力会随着转速的提升而变大,同时冲力应力曲线整体前移。     

重载工况下行星齿轮传动啮合偏载分析

为了深入研究重载行星齿轮传动多柔体变形下齿面载荷分布规律,提出一种计入结构柔性与齿轮副动态接触的行星齿轮传动耦合动力学建模方法。以某型兆瓦级风电齿轮箱行星轮系为研究对象,根据内齿圈、行星架结构及其边界特征,采用有限元缩聚理论建立内齿圈轮齿、行星架耦合点与弹性支撑之间的关联关系,利用齿轮副动态承载接触作为界面协调条件将各构件进行耦合,建立行星齿轮传动耦合动力学模型,分析了啮合偏载现象以及结构参数对啮合特性的影响。研究结果表明,作用在行星轮上的合弯矩以及行星架销轴非对称结构变形是造成啮合偏载的主要原因,系统共振会加剧啮合偏载程度;在共振区附近,齿轮动态啮合刚度与静态啮合刚度存在较大差异;增加销轴刚性、增大螺旋角可以改善啮合偏载程度,减小共振区系统振动,但在低转速区不利于系统减振,而增大行星架连接板刚性可以保持低转速区系统振动状态,同时减小共振区系统振动。     

基于ADAMS的行星轮系动力学仿真

由于行星轮系的结构复杂,难以利用理论方法研究行星轮系的动力学行为,寻找一种简便、可靠的动力学行为研究方法来研究行星轮系的振动特性、可靠性等具有重要的意义。在对行星轮系进行三维参数化建模的基础上,利用机械系统动力学软件(ADAMS)建立了行星轮系的动力学模型,并对行星轮系的动力学行为进行了模拟。结果表明,仿真和理论结果的误差为0.2%,证明所建动力学模型是可靠、准确的;由于轮齿啮合的周期性致使轮系振动也具有周期性;行星轮轮齿间接触力满足力平衡关系,与理论分析相一致。研究结果对行星轮系振动特性、可靠性以及寿命等研究具有一定的指导意义。     

基于风电增速箱行星轮系的转子-轴承系统模型概述

基于风电增速箱2K-H直齿行星轮系,在行星轮系平移-扭转振动模型的基础上,结合传动系统的输入轴和输出轴,建立了转子-轴承系统模型。模型中考虑了齿轮副间隙,时变啮合刚度及其相位差,啮合阻尼,综合啮合误差及输入轴和输出轴两端轴承的刚度,输入轴和输出轴的刚度。建立了动坐标系,每个坐标系均有3个自由度。采用集中质量法,建立此模型,并利用拉格朗日方程法解运动微分方程。文中对近几年国内外有关行星轮系模型建立的方法进行了比较和总结,对工程实际中风力发电的行星齿轮传动系特性进行了研究。以此为基础,建立了基于风电增速箱行星轮系的转子-轴承系统的模型。     

威布尔分布随机载荷下风电机组行星轮系疲劳强度分析

为了快速准确地评估风电机组行星轮系疲劳寿命,根据行星轮系输入转矩与风速的分布关系,编制了不同风速下对应的二参数威布尔随机载荷谱,并用雨流计数法对载荷谱进行统计处理;在ANSYS中对行星轮轮系进行有限元分析,得到齿轮结构应力响应;依据Minner线性累积损伤理论,结合n Code Design Life对行星轮系进行疲劳寿命估算。着重分析了风电机组在启动风速、额定风速及年平均风速工况下的行星轮系疲劳寿命,获得各齿轮疲劳损伤状况,为风电机组行星轮系疲劳强度设计提供理论依据。     

基于ADAMS的两级行星轮系几何偏心故障特性研究

为获得几何偏心故障状态下两级行星轮系的传动特性,开展了仿真实验研究。以MW级风机齿轮箱中两级行星轮系为研究对象,基于SolidWorks与ADAMS建立了相应的虚拟样机,在合理设置仿真参数的基础上,进行了健康、第二级太阳轮几何偏心0.1 mm和0.2 mm这3种状态的动力学仿真。结果表明:两级行星轮系中,第二级太阳轮几何偏心故障对第一级行星轮系动态特性影响不明显,对第二级行星轮系动态特性影响较大;齿轮几何偏心故障状态下,故障频率的幅值随着几何偏心程度的增大而增大,啮合频率及其倍频的幅值随着几何偏心程度的增大而减小;边带啮合频率幅值比可以作为几何偏心故障的判别依据,可以通过该值来监测几何偏心故障的变化趋势。研究结果可以为两级行星轮系的几何偏心故障诊断提供一定的理论参考依据。     

基于KISSsoft行星减速轮系的修形优化设计

以某单级行星齿轮减速器为研究对象,利用专业的齿轮传动设计分析软件KISSsoft对其齿轮系统进行模型的建立和修形优化设计.利用KISSsoft软件对修形前后的轮齿进行接触分析和啮合性能分析,对比分析修形前后的齿轮强度校核安全系数、接触温度、传动误差、发热、应力曲线.计算结果表明,合理的齿轮修形优化设计方案可以较好地提高齿轮传动的强度,改善齿轮的啮合性能,降低传动过程中产生的振动和噪声,提高轮系传动的平稳性.     

谐波传动中凸轮径向变形量对齿廓修形的影响

由于谐波传动中凸轮变形量理论值与实际不符,引起刚轮与柔轮齿廓干涉,以无公切线双圆弧谐波齿轮为研究对象,基于改进运动学法设计齿形,在Abaqus中建立谐波齿轮有限元模型,提取柔轮长短轴最大径向位移,结合双圆弧齿廓修形原理,采用Matlab进行仿真分析,研究不同凸轮径向变形量对柔轮修形的影响。结果表明,随着凸轮径向变形量增大,柔轮前端轮齿修形量急剧增大,后端轮齿修形量缓慢减小;当凸轮径向变形量为0. 49 mm左右时,修形后可实现空载下无干涉啮合。有限元法进一步完善了谐波传动齿廓修形原理。     

补偿弹性变形的摆线轮齿廓修形方法

考虑弹性变形对摆线轮齿廓的影响,提出了一种补偿弹性变形的摆线轮齿廓修形方法。基于摆线轮齿廓修形理论,求出了摆线轮啮合点坐标,利用坐标变换原理,拟合得到产生弹性变形之后的摆线轮齿廓,进行了摆线轮齿面接触力理论计算,并建立了考虑弹性变形特性的摆线轮齿廓修形优化数学模型,采用遗传算法寻优求解,并与未考虑弹性变形的修形方法进行对比分析。研究结果表明:相比于未考虑弹性变形的修形方法,该方法实际工作齿廓与转角修形齿廓的拟合度提高了1. 52倍,齿面接触力减小了8. 27%,从而验证了该方法的合理性与可行性。     

新型采煤机截割部行星轮系强度分析

以新型薄煤层采煤机截割部行星轮系为研究对象,依据多体动力学理论,建立了采煤机截割部的刚柔耦合模型,并对其进行动态仿真分析,得到了行星轮系各零件的应力和变形情况。对系统中的薄弱零件太阳轮和行星架进行了结构改进,改进后太阳轮齿面最大啮合应力减小了423.26 MPa;行星架的应力集中现象基本消除,疲劳寿命明显提高至次8.302 2×107。该研究方法可用于大型机械行星轮系的结构设计及优化,有助于及早发现系统中的薄弱环节,降低研发和制造成本。     

考虑时变啮合刚度的风机传动链动态性能

针对大型风力发电机组齿轮传动链动态刚度引起的机组结构振动问题,综合轮齿弯曲变形、齿根过度圆角处的基体变形和接触变形等因素,建立齿轮时变啮合刚度的量化分析模型,并与有限元动态啮合模型对比验证理论模型的正确性。在此基础上考虑齿轮时变啮合刚度和轴扭转刚度推导1.5 MW风力机传动链的动态总刚度,用于分析传动链在动态刚度下固有特性变化规律及传动链临界转速对动态刚度参数的敏感性,量化显示动态刚度幅值变化引起的临界转速波动。研究表明,齿轮时变啮合刚度的波动会引起传动链临界转速的不稳定,增大时变刚度幅值会引起转子系统临界转速的升高,但总体上啮合刚度波动对临界转速的影响处于非敏感区。本研究对揭示风力机齿轮传动链的内部刚度激励机理和实现系统动态性能优化设计提供理论依据。     

两级行星齿轮传动系统动态均载特性分析

为了研究两级行星轮系的动态均载特性,建立了两级行星轮系的平移扭转耦合动力学模型,综合考虑了时变啮合刚度、齿轮安装误差、偏心误差、齿侧间隙及级间耦合等非线性因素,推导了系统的无量纲化动力学方程。采用数值方法对方程组进行求解,对中心构件浮动形式、行星轮误差、级间耦合刚度等因素对系统动态均载特性的影响进行了分析,为两级行星轮系的动力学分析和动态均载特性的研究提供了参考,对两级行星齿轮传动系统的设计有一定的指导意义。