对中误差对人字行星传动系统动态特性的影响

对中误差会影响人字行星传动系统的运作平稳性,因此通过建立人字行星系统集中参数模型以及有限元模型,结合人字齿轮对中误差与轴系柔性,分析了误差对人字行星传动系统动力学特性的影响。结果表明,对中误差会降低人字齿轮啮合刚度,使齿轮两侧受载不平衡而造成齿轮偏载。此外,轴的柔性能减小齿轮的偏载程度,因此适当增加轴的柔性可以使齿轮两侧得受载更平衡,对误差有补偿作用。     

考虑行星销柔性的轮毂减速器均载性能研究

以分布式电驱动轮毂减速器为对象,应用有限元法求解行星轮轴承支承刚度和柔性销轴支承刚度。将行星轮轴承刚度与柔性销轴支承刚度引入集中参数动力学模型,建立综合考虑行星销轴柔性、时变啮合刚度、时变啮合阻尼、综合误差的动力学模型,探究了均载系数与综合误差、销轴柔度的关系。通过比较两种行星销轴支承结构下行星传动系统的均载系数,表明所提出的柔性销轴结构能够提升系统均载性能。研究结果为行星齿轮减速器均载性能提升及结构优化提供了理论依据。     

行星架支撑方式对人字齿行星传动系统动态载荷的影响

为研究人字齿行星齿轮传动系统在不同类型行星架支撑下的接触性能,以有限元法为基础建立兆瓦级人字齿行星传动系统的动力学,分析不同行星架不同支撑方式对系统轮齿齿面啮合性能,传递误差的影响。结果表明:行星架双支撑方式提高人字齿行星传动系统的支撑刚度,动态特性,动态均载特性,降低冲击载荷。研究结果可为兆瓦级人字齿行星传动系统的研究提供一定支撑。     

啮合相位对人字齿行星齿轮传动系统均载的影响

基于集中参数法建立了人字齿行星齿轮传动系统平移-扭转耦合非线性动力学模型,模型中考虑了人字齿行星齿轮传动系统多重啮合间相位关系,提出了计入啮合相位的时变啮合刚度,综合考虑了各构件的支撑刚度、误差激励。研究了啮合相位对人字齿行星齿轮均载的影响,结果表明:理想啮合状态下,均布式人字齿行星齿轮系统中,啮合相位系数为0时,系统均载系数为1,同时抑制了系统平移振动;非均布式人字齿行星齿轮系统中,啮合相位系数为0时,系统均载系数为1,同时抑制了部分平移振动。无啮合相位差的人字齿行星齿轮系统均载系数较相位差不为0时小。微调行星齿轮的几何相位,不改变系统传动比及尺寸;调整行星齿轮齿数关系,虽系统的传动比及尺寸略有变化,但系统的均载系数更小,同时抑制系统了平移振动。在单级人字齿行星齿轮试验台上对不同啮合相位的行星齿轮系统进行了均载试验研究,验证了理论分析结果的有效性。     

太阳轮支承刚度对行星齿轮系动力学均载特性的影响

建立了行星齿轮传动系统的动力学均载模型,模型中考虑了系统的综合啮合误差和时变啮合刚度。分析了太阳轮的支承刚度对行星齿轮系动力学均载的影响。计算结果表明,太阳轮的支承刚度对系统的均载影响比较大;随着支承刚度的增大,系统的均载系数增大。减小太阳轮的支承刚度,可以改善系统的均载性能。     

基于非线性动力学的行星传动均载性能研究

为研究动态下各影响因素对行星传动均载性能的影响,以2K-H行星齿轮传动系统为研究对象,综合考虑各零件的加工误差、装配误差、轮齿啮合时变刚度及间隙等因素对行星齿轮均载性能所产生的影响,建立了该系统的非线性统动力学模型。采用Newmark法求解,得到了载荷分配系数的时域历程及太阳轮和内齿圈的浮动轨迹,计算了各项误差对载荷分配系数的灵敏度,研究了零件各项误差对行星传动均载效果的影响,对行星齿轮传动的设计提供了依据。     

多级行星齿轮传动静力学均载研究

建立了NGW型行星齿轮传动系统的计算模型,针对行星齿轮的制造及安装误差,运用了当量啮合误差原理,计算了系统的均载系数,并分析了不同浮动构件类型及误差对均载的影响。分析结果表明,构件的浮动可以实现均载,两个构件的联合浮动比单独浮动更有利于改善均载;齿轮的制造和装配误差对行星轮均载性能起作用,其中太阳轮误差对均载影响最大。     

人字齿行星齿轮传动系统振动特性研究

通过对人字齿行星齿轮传动系统多重啮合间相位关系的分析,给出了考虑啮合相位的时变啮合刚度计算公式。考虑误差激励和时变啮合刚度激励,在行星架随动坐标系中建立了人字齿行星齿轮传动系统的平移-扭转耦合动力学模型。针对两组不同啮合相位的行星齿轮传动系统,采用傅里叶级数法求解其动力学模型,得到频域解和时域解,且分析啮合相位对人字齿行星齿轮系统振动特性的影响。     

空间轴交角人字行星齿轮系统动态特性研究

空间轴交角直接影响人字行星齿轮齿面的啮合位置和动态特性,通过将空间轴交角分解到轴平面(两齿轮轴线组成的平面)和垂直平面(通过轴线且与轴平面垂直的平面),推导两个平面中轴交角造成的齿面沿啮合线的等效位移,进而分析出轴交角对齿轮啮合刚度的影响。以输入侧为原点,输出侧齿面相互远离时轴交角为正,考虑人字行星齿轮左右扭转柔性的三段式建模,构建出一种新型空间轴交角人字行星齿轮系统动力学模型,并分析行星齿轮轴交角对齿轮动态特性的影响。结果表明：垂直平面轴交角对啮合刚度和动态啮合力的影响大于轴平面轴交角;空间轴交角增大时,内外啮合刚度均明显减小,且内啮合变化程度大于外啮合齿;动态啮合力会随空间轴交角正向增加而在输入侧增大,输出侧减小,负向增加时则相反。研究结果为人字行星齿轮系统的动态性能设计与控制提供理论基础和技术支撑。     

柔性销轴式风电齿轮箱行星传动均载研究

在分析柔性销轴结构和工作原理的基础上,建立多浮动构件的柔性销轴式风电齿轮箱行星传动动力学模型,综合考虑行星传动时变啮合刚度、时变传递误差,研究柔性销轴刚度和误差对行星传动均载的影响。结果表明,柔性销轴支撑的行星轮具有较好的均载效果,减小销轴刚度能明显降低行星轮偏载载荷,提高均载性能;销轴切向误差对行星轮均载影响敏感,销轴公差设计应以相邻且同向配置为优。在专用齿轮传动试验台上对柔性销轴式风电齿轮箱行星传动进行均载试验研究,验证理论分析结果的有效性。     

船用行星人字齿轮传动相位调谐减振设计

在大功率船舶传动系统中,越来越多地采用行星人字齿轮传动。为了满足现代船舶对传动系统的噪声要求,开展行星人字齿轮传动系统的减振设计不但具有实用价值,而且具有理论意义。针对某舰船动力系统中的行星人字齿轮传动,建立了太阳轮与行星轮之间的动态啮合力的解析表达式,得出了行星人字齿轮系统的太阳轮齿数、行星轮齿数及个数与啮合频率激励引起的振动之间的耦合规律。基于时变啮合刚度激励引起的振动方式与传动系统固有振动模式之间的对应关系,提出了通过合理设计行星人字齿轮传动的基本参数来实现对系统扭转振动进行抑制的相位调谐减振设计方法,并借助数值算例验证了该方法能够抑制中心构件扭转共振。     

电动车轮毂电机行星齿轮减速器均载性能分析

针对轮毂电机中浮动式行星齿轮减速器建立了浮动行星齿轮传动系统的动力学方程,并推导了均载系数的计算公式。利用ADAMS对太阳轮和内齿圈与各行星轮之间的动态接触力进行仿真,并对比分析了不同浮动结构类型对行星齿轮系统内外啮合副的均载性能的影响。仿真结果表明,双浮动类型行星齿轮系统的行星轮啮合力分布更均匀,运行过程中较少出现波动和突变;其均载系数最小,均载性能明显优于无浮动和单浮动结构的行星齿轮;研究结果为行星齿轮减速器的选型及其均载设计提供支持。     

立磨减速机行星齿轮传动均载特性及其影响因素研究

综合考虑立磨减速机行星传动齿轮副时变啮合刚度、啮合阻尼、轴承支撑刚度、支撑阻尼,基于集中参数法建立了行星齿轮传动振动微分方程,采用龙格库塔法求解振动微分方程得到齿轮副的动态啮合力。研究了太阳轮、行星轮和内齿圈偏心误差对行星齿轮传动均载特性的影响。结果表明,太阳轮浮动时,行星齿轮传动获得较好的均载特性;且太阳轮浮动时,单一考虑太阳轮偏心误差、齿圈偏心误差比综合考虑太阳轮、行星轮和齿圈偏心误差具有更好的均载效果,整体上偏心误差对行星齿轮传动均载影响小;太阳轮不浮动时,系统均载特性较差。     

单级行星齿轮非线性动力学模型与试验验证

针对单排行星直齿轮传动系统,提出了齿轮非线性啮合动态模型,模型中考虑了由中心距安装误差和传动轴弯曲变形等引起的中心距变化对啮合角、间隙和非线性啮合刚度的影响。考虑中心距变化和陀螺力矩并结合齿轮非线性啮合动态模型,建立了行星齿轮传动系统横-扭耦合非线性动力学模型。针对一个单排行星齿轮传统系统试验装置进行仿真计算和试验测试,试验对比分析了齿圈横向振动位移和内啮合均载系数。研究结果表明,仿真结果与试验结果的变化趋势基本吻合,且误差在可接受范围内,验证了笔者提出的渐开线直齿轮传动横-扭耦合非线性动力学模型和非线性动态啮合模型的正确性。     

复合行星轮系均载特性仿真研究

针对复合行星轮系均载特性的问题,以Ravigneaux式复合行星轮系统的典型结构为研究对象,基于ADAMS建立了系统的虚拟样机模型,通过对齿轮动态啮合力进行仿真分析,计算出了各啮合副的均载系数,分析了齿轮偏心误差、负载以及输入转速对于系统均载性能的影响。研究结果表明:增加偏心误差、提高转速会降低系统的均载性能;当行星轮偏心误差呈辐射状对称时,系统的均载性能会得到极大提高;太阳轮s1偏心误差对于系统均载性能的影响较s2偏心误差的影响更为明显;增加负载能提高系统的均载性能。     

误差对3K型行星齿轮系静力学不均载特性研究

建立了3 K型双联齿行星齿轮传动系统静力学模型,运用当量啮合误差原理,计算了载荷不均匀系数,获得不同齿轮偏心误差、安装误差与载荷不均匀系数间的关系曲线,进而分析了不同误差对传动系统均载特性的影响。结果表明:3 K型双联齿行星齿轮传动系统中,不同齿轮的偏心误差、安装误差单独作用时对传动系统不均载特性的影响呈不同周期性变化;齿轮的偏心误差、安装误差越大对传动系统不均载性影响越大;单个行星轮齿厚误差单独作用对传动系统的影响最大。     

考虑随机制造误差的风力机行星齿轮系统动力学特性

为研究综合传递误差的随机波动对风力发电机齿轮传动系统动力学特性的影响,考虑齿轮时变啮合刚度、综合传递误差等因素,建立风力发电机行星齿轮传动系统纯扭转动力学模型。以随机风速引起的齿轮系统转矩波动作为行星齿轮系统的外部激励,对某1.5 MW风力发电机行星齿轮传动系统的动力学特性进行仿真分析,得到系统各响应量时域内的统计特征和齿轮副间的动态啮合力统计特征。分析表明：行星架、行星轮和太阳轮在扭转方向上的振动特性与外部载荷相关,其振动位移与外部载荷波动有相似变化的趋势;综合传递误差随机分量的离散程度对行星齿轮系统的动态特性和齿轮副间的动态啮合力有较大影响。随着综合传递误差随机分量离散程度的增加,行星架、太阳轮和行星轮在扭转方向上的振动幅值明显增加;综合传递误差随机分量的随机性使齿轮副间动态啮合力产生随机波动,随机分量离散程度越大,动态啮合力波动越明显;当随机分量的离散程度达到某一值时,齿轮啮合过程发生脱离,引发啮合冲击。     

变载工况下CST齿轮传动系统的动态特性

为分析可控启动装置(CST)齿轮传动系统在变载工况下的动态响应特性,以重型刮板输送机变载工况为例,建立了齿轮传动系统虚拟样机模型,开展其动力学仿真分析,得到齿轮动态啮合力、行星轮振动响应和轴承动态载荷。结果表明,齿轮啮合力的动态变化与实际齿轮传动的轮齿啮合力变化情况一致;行星轮的动态响应表现了齿轮系统的扭转振动情况;轴承支反力受齿轮啮合力的影响,二者动态变化相同。通过对CST齿轮箱进行变载工况试验,所得齿轮啮合频率与仿真结果相近,验证了模型的正确性,仿真结果可为CST齿轮传动系统的动态性能优化设计提供理论依据。     

轴承预紧力作用下的行星齿轮动态载荷研究

为分析轴承预紧量对高速重载行星齿轮传动系统接触性能影响,建立高速重载行星齿轮传动动力学模型,考虑轴承预紧量因素,分析行星销轴承预紧量对系统支撑刚度、齿面啮合性能、系统均载影响。结果表明:行星销轴承预紧量影响行星销支撑刚度、齿面啮合性能、动态均载,从负游隙到正游隙系统支撑刚度减小,齿轮副的啮合载荷最大值减小,系统的均载系数减小。研究结果可为优化高速重载行星齿轮传动的轴承预紧量提供支撑。     

安装误差对封闭差动人字齿轮传动系统动态均载特性的影响

通过坐标变换推导出封闭差动人字齿轮传动系统各齿轮安装误差沿啮合线等效位移公式;基于集中参数理论,建立采用中间浮动构件的该型传动动力学模型;通过计算系统两级内外啮合均载系数,获得各齿轮安装误差与系统两级内外啮合均载系数关系曲线,进而分析齿轮安装误差对系统均载特性的影响。研究结果表明:在齿轮安装误差作用下,差动级均载系数大于封闭级;差动级内/外啮合均载系数随差动级内齿轮/太阳轮安装误差增加而增大,差动级内齿轮/太阳轮安装误差对差动级外/内啮合均载系数影响很小;封闭级均载系数随封闭级内齿轮安装误差增加而增大,封闭级太阳轮安装误差对封闭级均载系数影响很小;行星轮/星轮安装误差对差动级/封闭级均载系数影响很小;差动级均载系数对差动级中心轮安装误差位置角不敏感,封闭级中心轮安装误差位置角对封闭级均载系数影响较大。