具有柔性内齿圈的行星齿轮系统动态特性分析

将太阳轮、行星轮和行星架视为刚体,内齿圈视为柔性体,构建了行星齿轮系统的刚柔耦合纯扭转模型,根据运动约束条件,推导出了柔性内齿圈的运动方程。经过对柔性运动方程进行分离变量和积分处理后,得到了内齿圈的柔性变形方程和刚性扭转位移方程,并与其他刚性构件的运动方程进行结合,构造出了整个行星齿轮系统的运动微分方程。通过数值分析,归纳出了三种典型的振动模式:扭转振动模式、行星轮振动模式和内齿圈振动模式;与刚体模型相比,系统的固有频率出现下降但阶数增多;内齿圈的柔性越大,系统的固有频率越高。     

基于刚柔耦合模型的行星传动固有特性分析

采用动态子结构法建立计入内齿圈柔性的行星传动刚柔耦合动力学模型,将内齿圈视为弹性连续体,导出内外约束条件下的运动微分方程,并将其与刚体构件的集中参数方程相结合,构建出系统的运动微分方程。基于所建模型,进行柔性齿圈直齿行星齿轮系的自由振动分析和相关试验验证。理论分析揭示出此类系统的振型可归结为4类:中心构件扭转振动模式、中心构件平移振动模式、行星轮振动模式和内齿圈振动模式,并给出每类振动模式的特征和降阶计算公式。数值仿真表明,内齿圈柔性使系统低阶固有频率降低,且新呈现的内齿圈振动模式对应的固有频率位于整个系统固有频率的中低频段,故在后续行星轮系的动态设计中应计及齿圈柔性的影响。振动试验则表明,内齿圈柔性对系统振动特性存在一定影响,除啮频激励和箱体结构共振外,行星传动中还存在低阶谐振现象;对于中低速工况下且太阳轮浮动的行星传动而言,减小齿圈柔性有利于降低系统振动。     

计入齿圈柔性的直齿行星传动动力学建模

为揭示齿圈柔性对传动系统动态性能的影响,在系杆随动坐标系下建立计入齿圈柔性的直齿行星传动精细化动力学模型,建模中计入时变啮合刚度、支承刚度、陀螺效应和齿圈柔性等诸多影响因素。采用有限段单元的离散化建模方法,将连续体的柔性齿圈离散成由等效虚拟弹簧连接的刚性齿圈段,并推导齿圈段与行星轮的啮合判据。通过分析各构件间的相对位移关系及其受力,最终建立系统的运动微分方程。以三行星轮的NGW型直齿行星传动为例对其进行固有特性分析,得出系统的低阶固有频率分布及相应的振动模式,并进一步分析齿圈柔性和安装方式对系统固有特性的影响。研究结果表明,直齿行星传动的振型可归结为中心构件(太阳轮、系杆)扭转振动和中心构件平移振动两种模式,两种模式下齿圈和行星轮均做复杂平面振动;齿圈的柔性会降低系统的低阶固有频率,且其影响程度与齿圈安装方式有关,齿圈完全固定时其影响最小,径向浮动或周向转动时影响较明显。     

考虑结构柔性的行星轮系齿轮啮合特性分析与优化

以某AT变速器行星轮系为研究对象,利用有限元法分析了行星架、齿圈和壳体的动态特性.并结合模态实验,验证了壳体有限元模型的准确性.建立了AT行星轮系动力学分析模型并进行了接触斑点实验,通过仿真与实验接触斑点结果对比分析得出,小太阳轮-短行星轮、长行星轮-齿圈齿轮副的啮合斑点基本一致且存在明显的偏载现象.通过导入柔性行星架、齿圈和壳体有限元模型得到了完整的AT变速器动力学模型,重点分析了行星架、齿圈、壳体柔性对行星齿轮传递误差、啮合错位量等啮合特性参数的影响,结果表明,壳体柔性和齿圈柔性变形对齿轮啮合错位以及传递误差的影响最为显著,行星架柔性影响次之.通过提高支撑轴承刚度、轴承预紧力和齿轮参数优化的方法,改善了行星轮系齿轮啮合特性,优化了行星轮系齿轮强度以及AT变速器NVH性能.     

带有柔性齿圈和行星架的直齿和斜齿行星传动的模拟

本文提供可以仿真具有变形零件的直齿和斜齿行星齿轮周转齿轮的三维静态和动态性能的模型。通过三维有限元方法得出的结构求出齿圈和行星架的变形分布。根据模型的转化技术,通过考虑到轮齿接触弹性原则,由连接齿圈结构和行星轮分块参数模型限定内齿轮元件。沿接触线导出离散的啮合刚度和当量法面偏差,并把啮合齿面位置作为随时间变化再计算它们的数值。采用约束基础技术仿真一个连接行星轮中心的行星架,用组合板块参数太阳轮／行星齿轮和沿轴装零件集成刚度,质量和惯量完善行星齿轮／周转齿轮模型。对整个啮合仿真用综合时间一分级积分框图和接触算法解相应的运动方程式。得出的一些准静态和动态的结果表明所推荐的混合模型的趋向和考虑齿圈和行星架变形的重要性。     

20°压力角直齿渐开线花键几何尺寸的计算

针对某些NGW行星齿轮减速机使用20°压力角直齿渐开线花键,国家标准中无此种花键,有关文献中又没有介绍的问题,文中通过内啮合齿轮几何尺寸计算公式,推导出20°压力角直齿渐开线花键几何尺寸计算公式,通过与法国花键比较,并根据两种花键联接强度等同的原则,确定公式中的有关参数。     

需对齿的盘齿轮加工工艺

<正>某型号变速箱中间轴二档齿轮采用内花键齿槽与外齿圈齿槽对称结构,且对称度要求在0.06以内(见图1)。内花键孔径较小,如采用插齿加工工艺,插齿刀直径很小,且插齿刀齿数较少,插齿加工后工件内花键质量较差,插齿刀耐用度低,加工效率低。故内花键选用加工效率高,加工精度高的拉刀拉削工艺。为保证外齿圈的加工精度,选用插齿后剃齿的工艺,这样就需要设计一套插外齿圈的插齿对齿夹具。     

行星齿轮传动系统内齿圈振动特性分析

在结构动力学特性仿真分析中,精确的有限元模态模型至关重要。作为行星齿轮传动的关键部件,内齿圈的振动特性直接影响到整个系统的安全和传递效率。利用SolidWorks软件建立内齿圈参数化模型,采用循环对称模型及全六面体网格进行有限元自由模态分析,在尽量小的计算规模下获得尽可能精确的仿真模型,并与无预紧力自由试验模态对比,结果表明低阶固有频率的最大相对误差仅为3.02%,振型基本吻合,验证了仿真模型的准确性,为后续齿圈柔性分析及工作过程中的故障诊断提供理论参考。     

计入齿圈柔性的风电机组行星传动动力学研究

以风力发电机行星传动系统为研究对象,为揭示齿圈柔性对其动态性能的影响,将齿圈离散为多段刚性轮齿段,对每两轮齿段用理论长度为零的双向扭转弹簧连接。在行星架随动坐标系下,综合考虑了支撑刚度、齿轮啮合时变刚度和齿圈柔性,建立了风力发电机行星传动系统刚—柔耦合动力学模型。分析了各构件间的相对运动微位移及齿圈的受力情况,运用牛顿力学推出动力学方程;基于所建模型,得出了齿圈厚度的变化对其各节径固有频率的影响;发现了行星轮两种特殊啮合位置下齿圈的变形特点及所对应连接扭簧的扭转力矩和扭转变形角度间的关系。该结果可为风力发电机行星齿轮传动的设计提供理论依据。     

基于有限元法的渐开线花键联接接触分析

基于渐开线花键联接原理、花键接触分析,通过解析法和有限元计算方法对花键传动的齿面接触应力进行了分析,为花键强度校核及花键齿面修形提供数据依据。两种算法的分析结果比较发现渐开线花键齿面接触区域并不是均匀受载的,指出解析法的不足之处,为减小渐开线花键受力以及降低受载不均匀程度,沿齿向方向对齿面形状进行修形处理。最后对比花键修形前后结果,得出修形后花键联接强度显著提高,增强了花键联接的可靠性。     

基于有限元法的渐开线花键联接接触分析

基于渐开线花键联接原理、花键接触分析,通过解析法和有限元计算方法对花键传动的齿面接触应力进行了分析,为花键强度校核及花键齿面修形提供数据依据。两种算法的分析结果比较发现渐开线花键齿面接触区域并不是均匀受载的,指出解析法的不足之处,为减小渐开线花键受力以及降低受载不均匀程度,沿齿向方向对齿面形状进行修形处理。最后对比花键修形前后结果,得出修形后花键联接强度显著提高,增强了花键联接的可靠性。     

高速行星传动内齿圈的有限元分析

以直齿行星传动为例，对非过盈配合键连接方式的内齿圈的应力与变形进行了研究。以轮缘厚度系数来描述内齿圈的柔性，以均布的弹簧约束来反映内齿圈与机体的配合情况。利用Pro／E与ANSYS软件建立了完整内齿圈的有限元模型，根据重合度与齿间载荷分配系数对各承载轮齿施加了分布载荷，并着重分析了工作过程中轮缘厚度系数与配合松紧度对内齿圈的应力与变形的影响。     

行星轮系动态特性分析的重复超单元方法

行星轮系的动态特性分析是解决减速器齿轮箱振动与噪声问题的关键。在固定界面模态综合法基础上,提出一种行星轮系动力学建模的重复超单元方法。根据行星轮的结构特征建立超单元模型,将动态缩聚后的超单元装配到残余结构的边界上,利用保留主模态和约束模态得到重复超单元系统矩阵。采用某行星轮系为研究对象,通过比较传统超单元模型、重复超单元模型与全模型计算结果来验证方法的有效性。将太阳轮盘、行星轮盘和内齿圈轮盘分别划分为超单元,将所有齿轮的齿圈划分为残余结构来建立传统超单元模型;考虑到各行星轮具有相同的几何特征,将其中一个行星轮的有限元模型作为原始超单元,其余行星轮作为重复超单元不需要划分有限元网格,通过定义缩聚界面的外部节点建立动力学模型。研究结果表明,重复超单元在保证精度的情况下分析效率更高。     

行星线齿变速器基于装配误差的传动精度分析

针对一种以线齿轮为核心传动元件的行星线齿变速器,研究了装配误差对其传动精度的影响。介绍了该行星线齿变速器的结构组成及不同传动方案的特点,建立了轮系空间啮合坐标系,以及啮合时线齿行星轮、线齿太阳轮以及外线齿圈的参变量之间的定量关系;分析了外线齿圈与线齿行星轮之间以及线齿行星轮与线齿太阳轮之间的角度误差和位移误差的产生原因,并采用齿面接触分析方法(TCA),对行星线齿变速器的装配误差模型进行了数值分析。结果表明,在行星线齿变速器的装配中,绕水平轴旋转的角度误差、外线齿圈纵截面内的位移误差以及线齿行星轮横截面内的位移误差,对传动精度有较大影响。研究对该行星线齿变速器的设计和装配具有指导意义。     

螺旋齿渐开线花鍵的加工与检测

螺旋齿花键和直齿花键相比,加工和检测都要困难得多,螺旋齿花键的使用也因此而受到一定的限制。螺旋齿花键由于键齿是螺旋形的,当花键轴的轴向位置固定时,与其相配合的加工有花键孔的零件,依靠键齿的螺旋形状,可以在转动时自动产生轴向位移,使花键传动联接自动脱开。螺旋齿花键传动联接主要用在一些起动机构上,例如在大型汽车或拖拉机上,起动时用小功率的起动电机或小功率发动机带动大功率的主发动机,当主发动机经过起动投入工作之后,即可利用螺旋齿花键传动联接的特点,使起动装     

内激励下弹性边界柔性直齿内齿圈振动响应研究

以行星轮系柔性内齿圈为研究对象,为计入拉伸、剪切和弯曲变形等因素,使数学模型更好与工程实际相匹配,根据其结构及边界特点采用平面梁单元建立弹性边界柔性直齿内齿圈的振动分析模型,并对其固有特性进行了研究。基于叠加原理和力向一点平移定理,采用组合激振法等效模拟了沿啮合线作用的啮合激励,并从频域角度揭示了啮合激励对弹性边界柔性内齿圈振动响应的影响。研究结果表明,弹性边界柔性内齿圈振型可归结为三类:平移振动模式(内齿圈各点具有相同的运动),弯曲振动模式(内齿圈发生弯曲变形的振动)和扩展振动模式(内齿圈各点仅产生径向振动);啮合激励对扩展振动模式影响较小,而对弯曲振动模式影响显著;对直齿内齿圈而言,弯曲振动模式是引起振动与噪声的主要原因;当扩展振型(波数m=0)发生共振时,内齿圈呈等幅振动;当波数m不为零的振型共振时,内齿圈呈m个波形。     

结构参数对三轴式内齿行星齿轮减速器动力学响应的影响

在建立弹性动力学模型的基础上,分析了轴承刚度,几何尺寸,啮合角,齿轮平均啮合刚度,内齿板质量等结构参数对具有三相内齿结构的三轴式内齿行星齿轮减速器的动力学特性的影响。研究发现:通过减小输出轴轴承的刚度、降低内齿板的质量可改善三轴式内齿行星齿轮减速器的动力学性能。     

封闭差动行星齿轮箱动态均载性能试验研究

针对同时具有太阳轮浮动、柔性销轴和柔性内齿圈三种均载方法的封闭差动行星齿轮箱进行试验研究,探索多种均载措施的封闭差动行星传动均载性能的特点。测试行星传动的差动级内齿圈齿根弯曲应力和封闭级的太阳轮齿根弯曲应力,根据齿向方向和圆周方向上各个通道应变测试结果提出均载系数的数据处理方法。得到每个被测轮齿最大均载系数,研究行星齿轮箱动态均载系数随工况载荷的变化趋势。分析并统计封闭级和差动级不同载荷下的平均均载系数及其标准差,并与某航空发动机主齿轮箱的理论分析均载系数进行对比。结果表明封闭级均载性能优于差动级,载荷越大两级均载性能越好,具有这三种均载方法的行星系统较采用单种均载措施的传动均载性能好,为封闭差动行星齿轮的均载设计提供了依据。     

行星齿轮内齿圈的多柔体动力学分析

以多柔体动力学理论为基础,研究了行星齿轮内齿圈在啮合过程中的动力学行为.构建了基于UG的虚拟样机模型.对系统进行了分析、计算及数值仿真,求解得到轮缘厚度系数与内齿圈应力/应变的定量关系及动应力沿内齿圈的分布规律,并对内齿圈进行了结构优化.结果表明,适当降低内齿圈的轮缘厚度系数,可有效降低振动、冲击与噪声,从而提高机构的疲劳寿命.     

小直径三角内锥花键应用及加工工艺

小直径三角锥花键应用 在国内机械设计标准中，花键联接包括矩形花键联接和渐开线花键联接。但在国内机械制造行业中还存在另一种花键联接方式，就是三角锥花键联接。三角锥花键齿形为三角形，配合后齿面接触，比渐开线花键联接接触面积大，内孔齿根存在一小锥度（小直径为1：10，大直径为1：16），装配时需较大的预紧力压紧，属于过盈联接；同时采用大螺母紧固结构，属于螺纹联接。