航空薄辐板齿轮固有特性及稳态响应分析

利用三维建模软件建立了薄辐板结构的齿轮模型,导入有限元软件进行前处理。根据动力学方程及载荷分配求解单个轮齿上的载荷历程,并依据啮合时间进行加载,模拟了齿轮正常工作条件下的受力状态。计算了薄辐板结构齿轮的固有特性,绘制了行波共振图,采用模态叠加法计算了薄辐板齿轮在共振转速和工作转速下的稳态响应并绘制动应力曲线。该方法可以适用于任何齿轮任何转速条件下的稳态响应分析,为齿轮辐板应力校核以及结构优化提供了参考。     

人字齿轮最佳齿向修形设计的Kriging响应面法

为了最大程度地降低人字齿轮时变啮合刚度引起的振动,改善齿面载荷分布不均,将人字齿轮两侧修形量单独考虑,提出一种以动载系数最小、结合Kriging响应面的人字齿轮最佳齿向修形设计方法。首先,根据两侧修形量与时变啮合刚度函数建立的BP神经预测网络来得到Kriging响应面所需的样本数据。然后,通过Kriging模型建立时变啮合刚度各参数响应面。其次,建立人字齿轮弯扭轴耦合动力学模型,并将Kriging预测的人字齿轮时变啮合刚度函数带入动力学微分方程中,求解动载系数并建立响应面,得到全局最优齿向修形参数。最后,通过算例证实人字齿两侧最佳鼓形量并不一致,能够较好地补偿人字齿轮实际传动中由于误差和变形导致的两侧不同的啮合歪斜度,所优化获得的修形人字齿轮动载系数相比未修形下的动载系数减少41.29%,且比常规修形方法(ISO)的减少了15.04%。     

风力发电机高速级齿轮温度场及热变形仿真分析

为了研究风力发电机高速级齿轮热变形,利用ANSYS中的APDL语言建立了齿轮参数化有限元模型。根据摩擦学、传热学、啮合理论计算了有限元模型的边界条件及载荷,求解了单个齿轮稳态温度场分布,系统分析了风力发电机齿轮温度随功率和转速的变化规律。对环境温度和摩擦因数对风力发电机齿轮温度的影响进行了研究。对齿轮热-结构耦合场进行了分析,将稳态热分析求解结果作为载荷加入到结构场上,计算得到齿轮热变形,为齿轮修形打下良好的理论基础。     

高速大功率人字齿轮传动的轴向振动特性研究

人字齿轮传动的轴向振动会引起轴向分力不平衡,啮合位置变化,箱体振动,可能会造成高速大功率人字齿轮传动的失效。根据人字齿轮传动的结构,将其视为两对斜齿轮窜动,采用集中参数法,建立了人字齿轮传动的动力学模型和振动方程。在考虑时变啮合刚度、传动误差、螺旋角误差和偏心误差等的情况下,对人字齿轮传动的强迫振动响应进行了数值求解,获得了人字齿轮传动的轴向振动位移,以及轴向振动位移随齿轮螺旋角误差的变化趋势,得出人字齿轮窜动的轴向振动主要是由于螺旋角误差以及时变啮合刚度造成的结论,为止推滑动轴承的刚度设计提供了基础。     

滚动轴承支撑人字齿轮传动系统动力传递过程分析研究

为能更有效地分析滚动轴承支撑人字齿轮传动系统的振动传递特性,提出基于轮齿承载接触分析、同时考虑齿轮轴扭转变形及安装误差的人字齿轮左右轮齿啮合刚度计算方法,建立综合考虑时变啮合刚度、啮入冲击激励的人字齿轮啮合型弯-扭-轴耦合振动模型。在提出的考虑轴承内部载荷分布的滚动轴承支撑系统载荷分配计算方法以及包含承载滚子、内外圈的滚动轴承动力学模型基础上,较完整地分析人字齿轮传动系统的齿对啮合振动经由齿轮轴分配到支撑滚动轴承,最后再由轴承内圈传递到外圈的传递过程。以某滚动轴承支撑人字齿轮传动系统为实例进行的仿真计算结果表明:该振动传递计算方法较科学合理地计算出人字齿轮系统的动载荷传递过程,更精确地得到箱体轴承孔内壁的振动载荷,为下一步有效地分析人字齿轮箱体振动特性提供了保障。同时滚动轴承在传递载荷的过程中起到类似浮筏隔振系统的隔振降噪作用。     

基于啮合特性的人字齿轮副动态效率计算分析

推导了人字齿轮接触线时变长度的计算公式,分析了人字齿轮副动态啮合过程,建立了人字齿轮副三维空间弯曲-扭转-轴向耦合的动力学模型。应用牛顿第二运动定律,建立了系统的振动微分方程,在基于弹流润滑摩擦计算的基础上计算了人字齿轮副动态啮合效率,分析了结构设计参数对效率的影响。     

渐开线斜齿轮传动摩擦动力学耦合研究

综合考虑时变啮合刚度、轴承刚度以及摩擦力等对动力学行为的影响,基于载荷分担理论和动力学、弹流润滑理论,建立12自由度斜齿轮摩擦动力学模型。采用解耦方法求解该摩擦动力学模型,将动力学求解获得的动态轮齿作用力用于润滑分析中,而润滑分析获得的摩擦因数再次用于动力学分析计算中。通过实例研究了齿面摩擦学特性和动力学行为以及两者之间的耦合关系。研究表明:考虑耦合效应后的斜齿轮动态响应与定摩擦因数下的动态响应相比有较大不同,且时变摩擦力对垂直于啮合线方向的动态响应影响尤为显著;动态载荷等对斜齿轮润滑特性影响较大,转速接近共振转速时,动态载荷作用下的油膜厚度、油膜承载比例、油膜温升和摩擦因数分布规律与幅值与稳态载荷相比差异明显。动态载荷对斜齿轮润滑特性以及时变滑动摩擦力对动态响应的影响不可忽略。     

高速双联斜齿轮中的动应力与离心应力分析

本文对一完整双联斜齿轮在动载荷和离心力作用下结构中的位移和应力场进行了计算研究。首先建立了双联斜齿轮的三维有限元模型,用[1]中的方法求得了相应结构振动最低几阶固有频率及振型。用模态坐标变换将有阻尼弹性系统二阶常微分有限元动态运动方程组转换成无耦合微分方程,根据系统计算出的真实动载荷用振型叠加法计算了双联斜齿轮的稳态响应。本文还研究了离心力对齿轮位移及应力分布的影响,并与齿轮结构中的动位移及动应力进行了对比分析。全文的计算是在微机上完成的。     

星型齿轮系统定常吸引子共存现象的研究

建立了星型齿轮系统的非线性动力学计算模型，并肜数值方法进行了求解，研究了4自由度有间隙的非线性星型齿轮系统稳态响应的定常吸引子共问题，分别对在3种参数情况下各自在不同的初值条件下得到的共存的简谐，非谐单周期，次谐波和准周期稳态响应做了比较，通过分析系统各齿轮副的动态啮合力，区分了在齿轮系统中因间隙而导致的齿轮副啮合过程中出现的无冲击状态，单边冲击状态，双边冲击状态，并分析了由于星轮载荷不均匀分布状态和均匀分布状态分别对应的系统稳态响应的共存现象。     

有辐板阻尼的齿轮传动系统的复模态分析

本文以薄辐板加阻尼结构的航空齿轮传动系统为研究对象，建立了系统的动力学模型，进而用复模态分析方法求解了系统的复频率、复振型和因啮合刚度波动引起的自激振动响应．计算结果明确显示了辐板阻尼在齿轮副相对振动及辐扳扭振中的作用．     

修形人字齿轮振动测试试验台可行性验证

为验证封闭功率流式修形人字齿轮振动测试试验台的可行性,首先,搭建封闭功率流式人字齿轮系统振动测量试验台,依据试验台建立了包含陪试齿轮、试验齿轮以及加载扭力轴的24自由度啮合型弯-扭-轴耦合振动模型;然后,选用设计的某人字齿轮齿面三维修形的试验齿轮作为计算实例,分析了不同扭力轴刚度下,陪试齿轮对试验齿轮啮合线向相对振动加速度的影响。结果表明,在给定工况下,陪试标准齿面人字齿轮对修形人字齿轮的齿面相对振动影响为1.35%,远低于修形齿面18.2%的减振率,因此用该试验台进行人字齿轮传动系统齿面三维修形减振测试切实可行。陪试齿轮对试验齿轮振动的影响程度随着扭力轴刚度增加而增加,故试验中在满足系统强度、传动平稳及布置要求的前提下,应将扭力轴扭转刚度设计的尽量低,应最大幅度地降低扭力轴扭转刚度设计值,以减小陪试齿轮对试验齿轮振动测量的影响。     

人字齿轮齿条传动机构的建模与模态分析

人字齿轮齿条传动机构是齿轮传动系统中很重要的一种,其自身的良好结构决定了其具有传动准确、运动平稳、传递效率高的特点。在Pro/E软件中建立了人字齿轮与人字齿条的实体模型,装配该机构并进行运动仿真,观察了其运动性能;运用ANSYS Workbench软件将导入后的人字齿轮齿条传动机构进行动力学分析中的模态分析,分别进行了零约束条件下和约束条件下的模态分析,研究了该传动机构的振动特性。     

Dynamic analysis of gear-rotor system with viscoelastic supports under residual shaft bow effect

This paper investigates the dynamic behaviors of a gear-rotor system with viscoelastic supports under effects of the gear eccentricity, the transmission error of gear mesh and the residual shaft bow. The investigated dynamic characteristics include system natural frequencies and steady-state response. The finite element method is used to model the system and Lagrangian approach is applied to derive the system equations of motion. The results show that the mass, the stiffness and the loss factor of the viscoelastic support will significantly affect system critical speeds and steady-state response. It needs larger loss factor and more rigid stiffness of the viscoelastic supports to suppress the systematic amplitude of resonance. As the results shown, the magnitude and phase angle of the residual bow have tremendous influence on first critical speed when the geared system mounted on stiff viscoelastic supports. The transmission error of the gear mesh is assumed to be sinusoidal with tooth passing frequency and it will induce multiple low resonant frequencies in the system response. It is observed that the excited critical speed equals to the original critical speed divided by gear tooth number.     

轴线不平行度对人字齿轮齿面啮合性能的影响分析

人字齿轮传动由于加工安装误差、轴承支撑布置无法对称等条件,不可避免会产生轴线的微量不平行。因人字齿轮齿宽较大、啮合刚度高、标准渐开线齿面线接触等特点,微量的轴线不平行度就会导致严重的齿面偏载,影响齿轮传动的平稳性和可靠性。因此,采用了小轮较大轴向浮动的轴承支撑结构,并研究了小轮轴向浮动的人字齿轮齿面承载接触仿真(LTCA)方法,通过大、小轮轴向固定和小轮轴向浮动两种不同轴承支撑结构的仿真比较,说明小轮轴向自位浮动可以有效改善齿面偏载,为人字齿轮传动系统的设计提供了参考。     

齿轮时变系统的强迫振动

建立了考虑齿轮时变啮合刚度时的二级齿轮系统的动力学模型，用A算符方法推导出了系统的近似解析解，研究了系统对时变啮合刚度、扭矩波动及齿轮误差激励的响应。计算结果表明，A算符方法克服了谐波平衡法的缺陷，可靠性更高；系统响应的频率成分不仅与啮合频率和激励频率有关，还与其组合形式有关；即使激励频率远大于派生系统的固有频率，在实际的物理系统中，由于时变啮合刚度的影响，也可能出现主共振、谐共振和组合共振。     

新型环式减速器动态特性分析

根据一种新型环式减速器内的结构,利用ABQUS建立了有限元模型,并针对该减速器进行了模态分析,获得了内齿环板的振动频率及相应的振型特征;然后,进行了动力学稳态响应分析。为下一步进行新型环式减速器的改进及优化设计提供了可靠的依据。     

动车组传动齿轮模糊稳健修形设计

考虑到齿轮的修形参数和性能参数受制造和使用过程中各影响因素的扰动影响,提出了一种基于改进容差模型和模糊理论的动车组传动齿轮稳健修形设计方法。确定了齿轮稳健修形设计中的可控因素与不可控因素,结合正交试验设计与Romax运动仿真获取试验样本点;利用多项式函数拟合传动误差峰峰值的响应面近似模型。在此基础上,引入模糊理论,基于改进容差模型建立齿轮稳健修形优化数学模型,采用NSGA-III算法寻优求解,并将其与其他修形方案进行比较,最后对各修形方案进行仿真验证。结果表明,基于改进容差模型的齿轮稳健修形结果要优于传统容差模型;在基于改进容差模型的齿轮稳健修形设计中考虑模糊因素的影响,不仅改善了齿面偏载情况,还提高了修形结果的稳健性和合理性。     

表面微点蚀对渐开线直齿圆柱齿轮弹流润滑的影响

以渐开线直齿圆柱齿轮为研究对象,建立考虑表面微点蚀的润滑模型,给出相应的膜厚方程。通过改变微点蚀坑的弧度及坑深得到不同形貌的凹坑,利用多重网格法求得各微坑的热弹流润滑数值解,并与光滑解进行对比分析。结果表明:微坑的弧度一定时,坑深或外径的增大会使油膜的中心压力减小,中心膜厚增大;微坑的深度一定时,弧度的增大会使接触区中心处各啮合点的油膜压力随之减小,膜厚随之增大;微坑的边缘是非光滑的,这一区域的数值解波动很大。     

脂润滑条件下塑料齿轮稳态温度场仿真与试验研究

为预测塑料齿轮的脂润滑条件下的稳态温度,建立了考虑温度-模量效应和摩擦热流-滞后热通量多热源效应的塑料齿轮运行温度场有限元数值模型,研究了塑料齿轮稳态温度场的分布规律以及载荷和转速水平对稳态温度的影响.研究结果表明,稳态温度场的温度沿着齿廓内法线方向逐渐降低,在内法线方向0.5 mm深度处的温度约为表面温度的90％,稳...     

Vibration analysis of a planetary gear system based on the transfer matrix method

This study models a 3-dimensional planetary gear system using the transfer matrix method. The local transfer matrices between each component of the planetary gear set were derived with consideration of the tooth width, and the transfer matrix of a planetary gear system corresponding to the inertial transfer matrix was determined. The eigenvalue analysis of the transfer matrix suggested an analysis method in the form of a lambda matrix, instead of the direct search method through a characteristic polynomial. The boundary conditions at the first and the last stations of the entire transfer matrix were partitioned into known and unknown values to generate a concentrated transfer matrix and a latent equation, and the eigenvalue problem in the lambda matrix was solved. The characteristics of the responses according to the phase state of the harmonic component of the transmission error were reviewed through the steady-state response and mode shape type.