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。     

齿面形貌对齿轮系统动态特性的影响研究

由于齿轮加工过程和啮合磨损等因素导致产生不同的齿面形貌,造成了齿轮时变摩擦特性的不同,并影响齿轮啮合动态特性。为了能在齿轮动力学研究中准确体现由不同齿面形貌引起的时变摩擦特性,本文将经过双盘试验验证的Xu齿面时变摩擦系数计算模型引入六自由度齿轮动力学模型中,计算了三种不同齿面形貌情况下齿轮的动态特性。通过对结果的分析发现,由齿面形貌引起的齿轮摩擦力波动对齿轮动态特性的影响主要体现在OLOA方向,且随着齿面粗糙度的增大,这种影响作用也明显增大,而增大支承刚度能有效降低影响作用。     

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。     

考虑啮合错位的斜齿轮复合修形优化研究

为了减少斜齿轮传动因啮合错位导致的齿面偏载、传递误差增大、啮合冲击增大,研究考虑啮合错位的斜齿轮复合修形方法,讨论修形前后不同错位量下齿面啮合性能的变化规律。该方法考虑了啮合错位对齿轮啮合性能的影响,基于斜齿轮啮合接触计算模型,以齿面载荷分布、传递误差、啮合冲击等性能指标为评价依据,进行了“螺旋角修形+齿廓鼓形修形”的复合修形。结果表明：基于多目标的“螺旋角修形+齿廓鼓形修形”复合修形能有效改善因啮合错位造成的齿向偏载,且在降低传动误差峰峰值和改善啮合冲击方面显著优于单一的螺旋角修形,能较全面地改善斜齿轮的啮合质量。     

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。     

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。     

考虑力矩波动的机器人关节用齿轮副动力学研究

为揭示作用于齿轮副输入输出端扭矩波动对其动态特性的影响规律,以一对直齿圆柱齿轮为研究对象,考虑时变啮合刚度、静态传动误差,构建其六自由度动力学模型。考虑齿轮副驱动扭矩及负载扭矩的波动特性,利用数值算法获得动态传动误差、线性振动位移等振动响应。进一步地,研究静态传动误差、转速、扭矩波动相角等参数对振动响应的影响规律。结果表明:动态传动误差的峰谷值随着静态传动误差、转速及扭矩波动相角的增大而增大;而扭矩以正弦形式波动时,可在一定程度上降低动态传动误差的峰谷值;线性振动位移随波动幅值增大而增大。     

高接触比螺旋锥齿面修形方法及动态特性研究

为抑制高接触比螺旋锥齿轮传动的振动,提出一种新的高阶齿面修形方法。根据高接触比螺旋锥齿轮的啮合特点,提出一种新的修形曲线,采用辅助齿面修形方法生成高阶修形螺旋锥齿轮。在考虑齿变形的情况下,计算了高阶修正弧齿锥齿轮传动的载荷传递误差和啮合冲击,在此基础上建立了降低高接触比螺旋锥齿轮传动的载荷传递误差和啮合冲击的优化模型。仿真结果表明：与二阶修形弧齿锥齿轮相比,高阶齿面修形方法不仅可以有效降低高接触比螺旋锥齿的载荷传递误差、啮合冲击和动态负载系数,而且可以提高其在全速范围内的动态性能。     

小波变换在齿面重构上的应用

齿轮在现代传动领域非常重要,如何提高齿面的性能成为研究热点。从齿面渐开线理论出发,结合三次B样条小波多分辨率分析理论,以渐开线齿轮齿面的构造为载体,运用MATLAB软件得到齿面离散数据,结合其齿面的三次B样条小波矩阵对其进行高频滤波处理;对处理前、后的数据利用三维建模软件分别进行精确建模。为了对比分析齿面的性能,分别对两组啮合齿轮运用ABAQUS软件与ADAMS软件进行齿面接触受力与振动分析。结果表明:三次B样条小波可以提高齿面的光顺性,减少齿面接触应力与振动,改善齿轮的传动性能。     

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。     

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。     

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。     

基于齿面拓扑修形的驱动桥主减齿轮啸叫分析与优化

针对某轻型客车在减速滑行阶段出现的驱动桥齿轮啸叫问题,提出一种齿面拓扑修形方法来优化驱动桥齿轮啸叫噪声。利用LMS Test.Lab设备进行路试测试,识别出噪声源来自驱动后桥主减齿轮的啮合振动。对主减齿轮当前齿面接触性能进行分析,在此基础上,提出采用齿面拓扑修形方法对当前齿面接触区和传动误差进行修正。对修形前后的齿面加载啮合性能和NVH仿真曲线进行对比分析,仿真结果表明:修形后齿轮啮合性能和NVH性能都得到了提升。对修形前后的主减齿轮进行了路试测试实验,实验结果表明:齿面修形后齿轮啸叫问题得到了明显改善。     

基于啮合错位的驱动桥准双曲面齿轮加载性能分析

为了掌握汽车驱动桥准双曲面齿轮在实际工况下的齿面啮合性能,基于Masta软件对驱动桥准双曲面齿轮进行了加载啮合性能分析。通过建立驱动桥有限元模型,利用Masta软件的系统变形分析功能计算出实际工况下齿轮啮合错位量。通过对啮合错位下准双曲面齿轮进行加载接触分析,获得齿面加载接触区、加载传动误差及齿面接触应力随载荷的变化趋势。最后在传动试验台上进行了驱动桥台架加载试验,实际加载接触区与软件仿真接触区一致,验证了仿真结果的正确性。这为准双曲面齿轮的齿面设计及优化提供了参考。     

齿轮副几何参数对直线共轭内啮合齿轮泵流量脉动特性的影响

流量脉动是引起齿轮泵自身振动及产生流体噪声的根本原因。为了得到流量脉动特性,以某型直线共轭内啮合齿轮泵为研究对象,基于MATLAB软件分析不同重合度所对应的理论瞬时流量曲线,研究齿轮副几何参数对流量脉动率的变化规律。结果表明:齿轮副退出啮合,理论瞬时流量最小。脉动率递增时几何参数影响程度由大到小排列为:齿轮分度圆半径齿轮齿顶圆半径传动比(两齿齿差)齿圈齿顶圆半径;递减时由大到小排列为:齿轮齿数齿轮分度圆半径齿轮齿形半角。为了减少脉动率,对于满足计算的传动比,齿轮齿数确定,齿圈齿数取较小值,而齿圈齿数确定,齿轮齿数取较大值;齿形半角取较大值;齿轮及齿圈齿顶圆半径取较小值;齿轮分度圆半径在33.5～35 mm之间取值。     

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。