行星齿轮传动系统刚柔耦合建模及故障特性仿真研究

针对某型坦克行星变速箱的K3行星排,为了研究故障齿轮对行星传动系统的动态特性影响,运用SolidWorks、Adams及ANSYS软件,建立其刚柔耦合动力学模型并进行联合仿真分析,验证了刚柔耦合模型相对于纯刚体模型在时域、频域上的振动响应;通过分析危险节点应力变化曲线,得到应力极大值时刻等效应力分布云图;阐明了轮齿剥落故障产生原因并模拟故障运行,与正常状态下的接触力、加速度仿真信号对比分析,得到了轮齿剥落故障的时域、频域响应特征。仿真结果可为行星变速箱的故障机理、故障诊断技术研究提供基础依据与理论支撑。     

考虑反馈机构机电耦合的压下系统振动分析

建立了考虑反馈机构机电耦合特性的伺服压下系统仿真模型,通过对模型的阶跃响应及振动时域与频域特性分析,表明该仿真模型与物理系统具有良好的一致性.通过对仿真模型的动力学参数修改,消除了模型自激振动,同时获得了满足工艺要求的控制特性.据此实施了实际系统的动力学参数修改,解决了反馈机构机电耦合造成的振动故障.     

基于LMS Motion的多级行星齿轮传动系统动力学仿真

以LMS Virtual.Lab Motion平台为基础,建立了二级行星轮传动系统模型;综合考虑了齿轮系统非线性振动问题,利用二级行星轮系统耦合模型在LMS中建立动力学仿真模型。通过仿真得到了各级齿轮啮合的时域以及频域载荷图谱,为后期计算齿轮系统的振动及噪声研究提供了数据源。通过仿真数据与理论计算相对比,验证了借助虚拟样机进行齿轮系统动力学分析的可行性,为该方面研究提供了新路径。     

基于轴箱加速度时频域特征的车轮多边形故障识别

机车车轮的多边形化会在轮轨接触的位置引起异常振动,通过轴箱振动加速度的时频特征可以检测出这种异常振动,从而实现对车轮多边形的故障识别.本文首先构建了考虑轮对柔性的刚柔耦合动力学模型,拟合了不同主导阶次的随机多边形车轮多边形样本,样本径跳值均为0.2 mm.其次在频域内对不同阶次的多边形的频谱进行了分析,在时域内对轴箱加速度的均方根值和时域包络谱的峭度值进行了统计,得出了车轮多边形激励下的轴箱加速度时域特征与频域特征.最后在时频与频域特征的基础上提出了一种车轮多边形故障识别流程.经实测轴箱加速度数据验证,该故障识别流程可以有效检测出车轮多边形的阶次,并能有效识别出车轮多边形化的发展程度.     

车辆多级行星传动系统扭振特性分析与优化

针对某高速履带车辆七档行星传动系统匹配问题,利用集中质量法建立了等效扭振模型,分析了扭振系统无阻尼自由振动固有频率和振型对转动惯量及刚度的灵敏度。结合行星变速机构的固有特征和内外激励频率,分析了行星变速机构各档位的共振情况,并基于灵敏度分析对扭转模型进行了动力学参数的优化。仿真实验的结果表明,优化后的动力学参数可较好地避免扭转振动。研究结果为进一步分析行星传动系统匹配对扭转振动的影响及改进扭振性能具有一定指导作用。     

行星齿轮传动机构动力学分析

针对混合动力汽车行星齿轮减速机构,采用集中质量法构建其多自由度系统的动力学模型.在时变啮合刚度和齿频误差激励下,将多自由度振动系统的动力学方程转化为系统的状态方程和传递函数方程.采用变步长四阶Runge-Kutta法及机械阻抗法,借助MATLAB仿真工具箱,对振动系统进行了时域和频域数值仿真,获得了系统的动态响应和齿间动载特性.仿真结果表明,太阳轮浮动改善了齿间动载,使其在各行星轮上的分布趋于均匀;刚度波动幅值越大,系统振动越严重.     

行星齿轮变速机构运动学分析

用图论的方法对行星齿轮变速机构进行运动学分析。将基本行星轮系表示成三角形单元的形式,每个行星单元满足相应的运动方程。首先建立行星变速机构初始图论模型,根据控制元件结合情况,得到各个挡位的图论模型,再由相应的运动方程求解各个挡位传动比。以三自由度、两行星排行星变速机构和二自由度、四行星排行星变速机构为例,给出了系统的分析过程。该方法具有简单、规范、通用性较强、易于编程的特点,可适用于多自由度行星齿轮变速机构的分析。     

基于车身振动的压电发电装置研究

为最大程度利用压电悬臂梁发电装置回收车身振动能量,需要研究压电悬臂梁发电装置在车身上的安装位置及其工作频率。首先基于系统状态空间方程建立四轮车辆随机路面激励时域模型和某越野车7自由度整车振动模型,然后通过MATLAB/Simulink建立车路耦合振动仿真模型,最后对耦合振动模型进行时域和频域仿真分析,获得不同位置安装、不同车速及不同路面等级下,车身振动振幅和加速度时域响应图和频谱图。结果表明:安装位置距车身质心纵向距离越远,振动加速度幅值越大,距车身质心的侧向距离对车身振动加速度影响不大;车速对车身振动加速度幅值和频谱基本没有影响;路面状况越差,车身振动加速度幅值越大,但对振动频谱没有影响,振动能量主要集中在(0～2)Hz。     

考虑误差下的变位齿轮行星轮系载荷特性研究

针对制造误差和安装误差使得变位齿轮行星轮系行星轮在径向和周向的安装位置与无偏移值存在偏差,进而使行星轮间所受载荷不均匀的问题,开展了变位齿轮行星轮系载荷特性研究。基于转子动力学理论,考虑时变刚度和行星轮的径向与周向偏移,建立了变位齿轮行星传动系统5自由度动力学模型;采用龙格库塔法求解了系统的响应和频域图,研究了变位齿轮行星轮系的载荷特性,分析了在不同径向偏移量、周向偏移量、复合偏移量情况下的行星轮间载荷分布特性,探讨了行星轮的径向与周向偏移对行星轮系载荷分配的影响,得到了变位齿轮行星轮系载荷振动幅值在时间和频率下的变化规律。仿真结果表明,考虑误差的行星轮系载荷特性与无偏移情况下的载荷特性有较大的差异,其幅值受径向偏移的影响较大,其中,径向偏移量大对行星轮所受载荷的影响最大;在安装过程中,行星轮的微小偏移都可能导致载荷特性的巨大变化。搭建了行星传动系统振动测试试验平台,测试了行星减速机壳体的倍频振动响应信号,得到了行星传动系统载荷与振动响应之间的关系。试验结果的振幅变化趋势与仿真分析结果中的振幅变化趋势相似,证明所建立的动力学模型及理论计算比较准确。     

空间对称弹簧支链Stewart机构多维隔振特性

为解决不平顺路况运行车辆及随机波浪中船体的多维振动问题,介绍了一种空间对称弹簧支链的Stewart六自由度并联隔振机构,主要针对该类机构的隔振性能进行研究。首先建立了机构的3维模型,采用动力学逆解方法推导了机构的加速度二阶影响系数矩阵。基于多自由度动力学系统传递函数模型推导了模态参与因子,利用ADAMS/Vibration模块进行机构仿真模态分析,获得隔振平台输出加速度的模态参与因子及其主要模态振型与对应峰值。在0.1-1000Hz频域段内对该模型进行受迫振动分析,获得机构隔振平台位移时域及加速度频响曲线,基于功率流传递函数模型对其隔振性能进行评价。研究结果表明:含空间对称弹簧支链的Stewart并联机构在较宽的频段内具有显著的多维隔振效果,能够实现微幅低频振动的隔离。