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。     

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。     

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。     

RV减速器柔性因素对动态传动误差影响分析

为研究RV减速器柔性因素对传动精度的影响,以BX40E减速器为研究对象,综合考虑支承弹性变形及齿轮接触弹性变形对系统动态传动精度的影响,建立多自由度RV减速器动力学模型,提取系统的动态响应;探究变载、变速条件下各级传动接触及支承变形对动态传动误差的贡献量,量化分析BX40E减速器传动误差对各柔性因素的灵敏度。结果表明：动态传动误差随负载增加而增加,输出转速平稳性随负载和转速增加而下降;二级传动的接触变形对减速器传动误差贡献最大,柔性支承贡献次之;传动误差对“摆线齿轮-曲拐”处及“行星架-曲柄轴”处支承刚度的敏感度高于其他支承处,对二级齿轮接触刚度的敏感度高于一级传动。     

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。     

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。     

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。     

液压机械无级传动换段过程液压回路动态特性仿真研究

为了研究液压机械无级传动换段过程中液压回路的动态特性,采用仿真软件EASY5建立液压机械无级传动液压回路的仿真模型,分析管道长度、管道直径以及油液容积在换段过程中对液压油路的压力响应、扭矩变化以及液压元件转速变化的影响。结果表明:减小管道长度、管道半径和油液容积可以有效减小液压元件在扭矩反向时的转速波动和压力冲击,提高系统的动态特性。     

基于模糊误差激励的齿轮副单自由度扭转振动分析

引入模糊误差激励的形式 ,建立了一对斜齿轮副单自由度扭转振动分析的模糊微分方程 ,并给出模糊动态响应的求解表达式。文中以一对斜齿轮副传动为例 ,阐述了这种方法的具体使用     

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。     

基于中心距误差的非圆齿轮动态特性分析

非圆齿轮作为现代工业中最关键的基础件之一,其运动特性直接影响整个机构的运行状况。为了研究中心距误差对非圆齿轮动态啮合力影响,对不同阶数非圆齿轮在中心距误差条件下的动态啮合力进行仿真分析,获取不同中心距误差下非圆齿轮动态啮合力变化趋势。分析表明:随着设定的中心距误差不同,非圆齿轮动态啮合力不同,随着中心距的减小,啮合力波动幅值减小;随着中心距的增大,啮合力波动幅值增大;不同频率下非圆齿轮啮合力幅值变化不同。上述研究可为非圆齿轮传动性能改善、减振降噪提供参考。     

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。     

下压工况下辊压机驱动辊轴的瞬态响应分析

以辊压机的关键部件驱动辊轴为研究对象,用模态叠加法分析驱动辊轴在考虑初始下压的3种工况下的瞬态响应。基于机械振动学理论,构建辊轴自由振动方程。运用三维软件Solid Works,构建辊轴的实体建模。借助ABAQUS有限元软件对辊轴进行模态振动研究,获得其前10阶固有频率和振型,计算结果表明辊轴临界转速为13209. 6 r·min-1,高于其实际最大转速40 r·min-1,辊轴不会出现共振。振型分析表明,辊轴前10阶振型是弯曲振动和扭转振动,辊轴位移变形量随振动阶数提高而增大,最大变形发生在齿轮及轴端处。动态特性表明,辊轴的应力、位移及动能变化受模具安装位置与定位挡板的间距影响,且间距越远影响越大,影响最大的是模具安装位置距离定位挡板320 mm处。     

风电行星轮系动态传动误差计算与分析

风电齿轮箱内的行星齿轮系在运行过程中产生的传动误差分析困难。为解决此问题,考虑行星齿轮系的实际工况,利用三维绘图软件建立多间隙的行星齿轮系非线性有限元模型。采用显式动力学求解方法,结合非线性动力学软件及齿轮啮合原理,讨论风电行星轮系在不同转速和负载时的动态传动误差曲线的变化规律。结果表明:时变啮合刚度和动态传动误差之间有一定的关联;行星轮系的动态传动误差与行星轮的动态传动误差存在差异。通过仿真证明了齿轮啮合刚度和传动误差对风电齿轮箱内的行星齿轮系运行过程有影响,实际应用中采用修边齿轮。     

人字齿行星传动精度半解析建模与分析研究

针对考虑误差的人字齿行星轮系传动精度求解的准确性与效率问题,提出一种人字齿行星轮系传动精度建模与分析的半解析方法,以便准确高效地分析制造误差对人字齿行星轮系传动精度的影响规律。基于切片法建立考虑齿距误差和双螺旋线对中误差的人字齿行星轮系准静态解析模型,人字齿轮内外齿轮副的柔度矩阵采用有限元子结构方法获得;通过迭代求解模型的非线性微分方程组分析行星传动在误差和负载作用下运动(位移/转角),形成半解析的人字齿行星轮系的传动精度分析方法;以3个行星轮的人字齿行星轮系为例,分析在负载工况下齿距偏差和双螺旋线对中误差对传动精度的影响,并在同等精度条件下与有限元对比提高计算效率300倍以上,说明本模型的有效性与准确性。     

5MW风电增速齿轮箱的设计与动力学分析北大核心

针对大功率风电增速齿轮箱设计与研究不足的问题,提出5 MW级设计方案,并进行动力学分析。采用三级传动类型,前两级为2K-H型行星轮系,三级为定轴轮系。通过输入风电载荷谱进行仿真分析与理论计算结果对比,确保计算结果的准确性。利用动力学方法:对行星架进行模态分析,使行星架模态频率避开齿轮啮合频率;对各齿轮副进行传动误差分析,得出各齿轮副传动误差的周期性变化规律与最大误差;对各轴承进行加速度响应分析,得出不同转速下的振动加速度曲线,发现各轴承加速度曲线的波峰与波谷出现重叠的规律,使齿轮箱输入转速避开了峰值。研究内容为大功率风电齿轮箱设计与可靠性分析提供方法。     

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。     

关联系统动静态特征端面磨削表面创成机理

目的 关联主轴系统动静态特征,研究端面磨削表面创成机理.方法 以粉末冶金不锈钢316L为研究对象,首先构建关联主轴系统动静态特征的有限元模型,分析主轴系统动静态特征对砂轮端面各位置位移大小的影响.然后基于端面砂轮表面磨粒的位置和尺寸信息,建立端面砂轮磨粒三维空间轨迹方程,推导相邻磨粒运动关系式,采用轮廓搜索法确定端面磨削表面的动静态创成过程.最后,结合端面磨削加工实验,分析端面磨削系统动态、静态特征对加工表面粗糙度与轮廓度的影响规律,阐释加工表面材料去除不均匀的本质,并提出创成表面质量的参数化修正方法.结果 靠近砂轮边缘的磨粒静态退让量大于靠近砂轮中心部分的磨粒静态退让量,但不同位置的磨粒动态振动量差异不大.静态退让量随切深的增加而增大,动态振动量随砂轮转速的增加而增大.结论 砂轮表面磨粒的静态退让性是造成加工表面轮廓度误差的重要因素,同时主轴系统动态振动特征会影响加工表面粗糙度.分析可得,砂轮转速在400 r/min左右,与之匹配无理数转速比的工件转速和较小的法向切深,可提高端面磨削表面质量表征.     

基于ADAMS的AGV台车回转机构动力学分析

针对某AGV台车回转过程平顺性差、响应滞后的问题,从动力学理论上对传动机构进行了分析,拟将多级齿轮传动替换为齿轮齿条传动。利用ADAMS软件建立了台车虚拟样机模型,分别以输出齿轮的转速、位移和啮合力为对比指标,对两种方案的传动部分进行了动力学仿真分析。结果表明原方案动态特性较差,与实际情况互为印证;改进方案的3个主要指标均优于原方案,可以较好地改善台车回转时的平顺性,减少累积误差并提高响应速度。分析结果为改进实物样机提供了有效的指导意见。     

齿轮增速液压马达驱动断带抓捕系统研究

改进液压马达驱动断带抓捕系统,增设了齿轮增速装置,给出系统工作原理,利用AMESim软件建立系统仿真模型并进行有无齿轮增速装置的系统仿真分析,研究马达排量、马达转速和一级齿轮传动比对系统性能的影响效果。结果表明:增加齿轮传动装置增大了上楔形块最大位移和最大速度,提高了蓄能器释放液压油的能力;随液压马达排量的增大,上楔形块最大位移减小,最大速度先增大后略有降低,蓄能器释放的液压能先增大后略有减小,而马达转速对系统性能几乎无影响;随一级齿轮传动比的增大,上楔形最大位移减小但最大速度增大,蓄能器释放的液压能增大。