含时变刚度及侧隙的多级齿轮系统非线性动力学特性分析

对某伺服刀架动力传动部分的直齿圆柱齿轮系统进行模型简化,考虑啮合过程中时变啮合刚度,齿轮静态传递误差及齿侧间隙的影响,建立四级传动系统非线性动力学方程组。采用Runge-Kutta法对方程组进行数值求解,分析系统在不同转速,不同的啮合刚度的作用下,输入端和输出端齿对的动态传递误差(DTE)和动态啮合力的变化趋势。由于存在非线性,系统对参数的变化较为敏感,仿真显示齿对的啮合状态比例及稳定性在不同转速段存在较大差异,且对DTE及动态啮合力的值有较大影响。该结果为实现动力传动系统的平稳性提供了参考依据,具有较强的工程实际意义。     

准双曲面齿轮动态啮合性能的有限元分析研究

研究准双曲面齿轮动态啮合有限元分析模型的构建方法,建立了合理的有限元模型。基于接触动力学的基本理论和显式有限元分析方法,对准双曲面齿轮的动态啮合性能进行了研究,得到啮合接触冲击特性、齿面接触区域、齿面接触应力及齿根弯曲应力等在轮齿动态啮合过程中的变化规律。以转速和负载两个典型的工作条件为变量,建立对比分析模型,研究转速和负载对准双曲面齿轮动态啮合性能的影响。转速对准双曲面齿轮动态啮合性能影响显著,而负载对准双面齿轮的动态啮合性能影响则跟转速有关,随着转速的增大,相同的负载变化对动态啮合性能的影响逐渐减弱。     

汽车变速箱齿轮传动系动力学振动特性的研究

文章建立发动机曲柄连杆系统的扭振当量模型,得到飞轮端动态转速波动及扭振角位移作为齿轮传动系主轴输入端的动态激励;采用多体动力学方法建立某五挡手动变速箱齿轮传动系动力学模型,以二档为例,分析了上档齿轮在齿面啮合时变刚度作用下产生的呜呜噪声(Gear Whine)特性,及未上档齿轮在其自由惯量和齿侧隙下产生的咔嗒噪声（Gear Rattle）特性;分析了发动机二档转速范围内齿轮传动轴各处轴承动态载荷的频谱特性;同时,利用实验测量的曲轴系扭振各阶次曲线验证了扭振当量系统模型的正确性,并利用实验表面振动速度法识别了转速范围内变速箱结构的振动速度级,验证了动力学仿真模型中得到的动态啮合冲击载荷的特性。     

摆线钢球行星传动系统参数振动特性研究

摆线钢球行星传动系统为多自由度的参数振动系统,其时变啮合刚度激励会对系统的动态特性产生较大影响。该文首先综合考虑时变啮合刚度及轴承支承刚度等影响因素,建立了摆线钢球行星传动系统的平移-扭转耦合动力学模型,并推导出系统的动力学方程。然后将动力学方程转换为正则模态方程,并利用多尺度法对系统进行动力稳定性分析,推导出系统的组合共振频率及稳定性条件。最后利用摄动法计算出系统的稳态响应。研究结果表明:当偏心轴的输入转速接近和型组合共振频率时,系统将发生参数共振;当偏心轴的输入转速接近差型组合共振频率时,系统总是稳定的;系统的稳态响应中包含多种组合频率成分,并表现出多频响应叠加的特性。     

复杂激励下复合行星传动系统频率耦合与耦合共振研究

建立了考虑时变啮合刚度、啮合间隙、啮合误差等多种非线性因素的复合行星传动系统动力学模型,研究了发动机时变转矩输入、定值转矩输入等不同外界激励与多种内部非线性激励同时作用下对复合行星传动系统频率耦合的影响。在此基础上,对外部激励、内部激励以及内外部耦合激励引起的低频、高频以及低高频耦合产生的系统扭转共振问题进行了分析。结果表明:在定值转矩驱动时,齿轮啮合力与主轴剪切力的主要频率成分都为啮频及其倍频;在时变转矩驱动时,齿轮啮合力在各转速下的主要频率成分都为啮合相关频率,而主轴剪切力的主要频率成分随转速提高逐渐由啮合相关频率转变为发动机各谐次频率;系统共振转速带中,由啮合频率及其耦合频率引起的共振转速主要集中于中低速工况,而发动机激励引起的共振转速主要集中于中高速。     

箱体柔性对齿轮传动系统动态特性的影响分析

分别建立了齿轮、轴、轴承及箱体的阻抗模型,并采用阻抗综合法建立了"齿轮-轴-轴承-箱体"耦合动力学模型,实现了传动系统与箱体的耦合。以单级斜齿轮减速器为对象,计算了"齿轮-轴-轴承-箱体"耦合系统的固有频率,以及耦合系统在轮齿时变啮合刚度激励下的齿轮动态啮合力及轴承动态支反力,并与不耦合箱体的情况进行了对比。结果表明:耦合箱体后,系统的固有频率降低了;箱体柔性对轴承动态支反力的影响要大于对齿轮动态啮合力的影响;考虑箱体柔性后,系统的振动可能减小,也可能加剧,取决于系统的工作转速。     

汇流传动齿轮-转子-轴承系统非线性动力学分析

考虑齿侧间隙、传动误差和时变啮合刚度等非线性因素,并同时考虑滑动轴承非线性油膜力和齿轮啮合力的耦合影响,建立了汇流传动齿轮-转子-轴承系统的动力学模型。从转速方面出发,研究了齿轮系统的非线性动态响应,分析了齿轮啮合力和非线性油膜力之间的耦合作用,判断了转速变化下的油膜稳定性。结果表明：随着转速变化,系统表现出周期一运动、周期二运动、拟周期运动,混沌等丰富的动力学特性,并发现了拟周期分岔通向混沌的道路;随着转速升高,非线性啮合力和非线性油膜力先后对系统振动起到主要作用;油膜振动通过半频涡动失去了稳定性。     

考虑轮齿修形的电动车轮边减速器动态啮合性能研究

为揭示考虑修形条件下电动车轮边减速器啮合特性与动态特性,提出三种轮齿修形方案,建立电动车轮边减速器啮合模型,获取不同修形方案下的轮齿啮合印痕;考虑修形条件下的系统刚度激励与传动误差激励,建立了电动车轮边减速器多体多自由度系统动力学模型,获取系统动态啮合力与动态轴承支承响应。结果表明未修形条件下,轮齿啮合印痕分布较差,边缘接触明显;高速级单独齿向线性修形与起鼓修形可有效改善啮合印痕,低速级齿向采用线性修形配合起鼓修形,齿形采用起鼓修形或压力角修形可有效改善啮合印痕;三种修形方案使得输入高速级与输出低速级传动误差与动态啮合力,各轴动态轴承支承响应均明显改善,推荐在电动车轮边减速器设计中采用齿向线性或起鼓修形配合齿形起鼓修形。     

考虑动载荷和表面粗糙度的渐开线齿轮摩擦因数的研究

 进行齿面摩擦因数的研究,对于减少摩擦损失、改善系统传动性能等具有重要的意义．建立渐开线圆柱齿轮的非线性时变单自由度动力学模型,求解得到动态啮合力和单对轮齿的受力．结合载荷分担概念和弹流润滑理论,得到考虑表面粗糙度和动态载荷的不同啮合位置处的齿面摩擦因数,并与静态载荷条件的结果进行对比．同时分析转速、表面粗糙度和润滑剂黏度等工作条件对摩擦因数的影响．研究结果表明：动态载荷对油膜厚度、油膜承载比例和摩擦因数均有一定程度的影响．进入啮合段,油膜较薄,油膜承载比例较低.退出啮合段,油膜增厚,油膜承载比例增高.转速对摩擦因数的影响并非单调的,摩擦因数先是随着转速的增大显著减小,而后随着转速的增大而增大．随着表面粗糙度的增大,摩擦因数随之明显增大．在一定的黏度范围内,随着润滑剂黏度的增大,摩擦因数随之明显减小．     

考虑延长啮合时齿轮参数振动稳定性研究

考虑因轮齿受载弹性变形引起的轮齿延长啮合效应时,将使得啮合刚度随时间变化形式发生改变,而这一变化对于系统的动态特性产生重要影响.在考虑轮齿延长啮合时齿轮参数振动稳定性的变化情况,首先建立齿轮副参数振动分析模型,进而研究了系统稳定性分析方法,主要是状态转移矩阵的确定和稳定性判据;在此基础上,以实际应用的高速重载齿轮副为例讨论了延长啮合与否系统稳定区间的变化情况,同时还考虑了系统阻尼的影响.研究结果表明;轮齿延长啮合作用使得低转速和高转速范围内的各不稳定区减小,而对于中等转速范围内,考虑延长啮合使得不稳定区变大.