立磨减速机行星齿轮传动均载特性及其影响因素研究

综合考虑立磨减速机行星传动齿轮副时变啮合刚度、啮合阻尼、轴承支撑刚度、支撑阻尼,基于集中参数法建立了行星齿轮传动振动微分方程,采用龙格库塔法求解振动微分方程得到齿轮副的动态啮合力。研究了太阳轮、行星轮和内齿圈偏心误差对行星齿轮传动均载特性的影响。结果表明,太阳轮浮动时,行星齿轮传动获得较好的均载特性;且太阳轮浮动时,单一考虑太阳轮偏心误差、齿圈偏心误差比综合考虑太阳轮、行星轮和齿圈偏心误差具有更好的均载效果,整体上偏心误差对行星齿轮传动均载影响小;太阳轮不浮动时,系统均载特性较差。     

基于非线性动力学的行星传动均载性能研究

为研究动态下各影响因素对行星传动均载性能的影响,以2K-H行星齿轮传动系统为研究对象,综合考虑各零件的加工误差、装配误差、轮齿啮合时变刚度及间隙等因素对行星齿轮均载性能所产生的影响,建立了该系统的非线性统动力学模型。采用Newmark法求解,得到了载荷分配系数的时域历程及太阳轮和内齿圈的浮动轨迹,计算了各项误差对载荷分配系数的灵敏度,研究了零件各项误差对行星传动均载效果的影响,对行星齿轮传动的设计提供了依据。     

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.     

考虑结构柔性的电动轮毂NW行星传动啮合特性分析

电动轮毂传动NW型行星齿轮减速器为研究对象,设计了该NW行星传动几何参数,考虑齿圈的柔性建立了电动车轮毂驱动NW轮系啮合分析模型.研究了齿圈厚度对齿圈变形和轮系传动误差的影响规律,分析了齿轮副的啮合印痕分布,并对齿轮进行了修形研究.基于行星销轴位置误差定义分析,研究了行星销轴位置误差对行星传动均载的影响.结果 表明,齿圈厚度对齿圈变形影响较大,齿圈厚度越厚,齿圈变形越小,呈现非线性变化,且轮系的传动误差减小;轮齿修形有效地改善了轮齿啮合偏载现象;行星架销轴切向位置误差对NW行星传动均载影响较大,而径向位置误差对均载影响较小.     

行星齿轮传动系统的降噪研究及参数优化

行星齿轮传动的振动和噪音影响着行星减速器的传动性能。以某型号渐开线行星减速机为研究对象,针对行星齿轮在传动过程中的振动噪音问题,利用Kisssoft软件分析相同工况下不同齿数组合下的行星齿轮传动系统的传动误差、齿面载荷分布以及接触斑点,通过分析得到的传动误差、齿面载荷分布以及接触斑点的优劣从而实现对行星轮系传动精度高低的判断,得到最优齿数。通过分析结果可知当行星减速机以行星架作为输入端,每对啮合的齿轮副之间满足齿数互质且太阳轮齿数不为行星轮数目的整数倍时,传动系统振动幅度和噪音明显降低。最后,通过对加工出的实体进行振动分析,证明该方法可行,该研究可为行星齿轮传动减振和降噪提供理论依据。     

考虑针齿位置和半径综合随机误差的摆线针轮啮合力计算方法

摆线针轮行星传动是目前工业中常用的一种传动方式。实际加工和装配摆线轮与针轮时,各针齿的位置和半径难以精确为理论值,而是在加工误差范围内波动的随机变量,这会对摆线针轮的实际啮合情况有所影响。啮合力影响着摆线针轮传动的传动精度和平稳性,进而影响传动误差。推导了一种基于赫兹公式来计算摆线针轮传动啮合力的方法,提出在摆线轮与针齿啮合时存在针齿位置和半径的综合随机误差,推导了考虑这种综合随机误差的相对转角计算公式,并进一步结合算例进行了考虑随机误差的啮合力计算,分析了啮合力的变化对传动误差的影响。计算模型对机器人高精密减速器传动精度设计具有借鉴意义。     

两级行星齿轮断齿故障的动态特性分析

以风电齿轮箱两级行星齿轮传动系统为研究对象,运用ADAMS软件建立系统的动力学模型,比较了第一级行星齿轮系统在健康状态下和太阳轮、行星轮、内齿圈分别发生故障时系统的动态响应以及断齿故障下的太阳轮啮合力的频域特性。结果表明,随着断齿程度的增加,啮合力的幅值明显增加,且太阳轮啮合力频域响应的倍频幅值会增大并伴随着低频区边频带越来越密集,第一级太阳轮断齿故障对第二级齿轮传动影响不明显。     

复式行星齿轮传动装置的自由振动特性(一)

本文为研究其自由振动特性而推荐了一个复式行星齿轮传动(CPGT)的平面模型.该CPGT的各个元件(太阳轮、行星架、齿圈1、齿圈2和一些行星齿轮)有二个移动和一个转动.啮合中轮齿间接触所谓齿轮啮合刚度模拟为线性弹性,考虑这些刚度之间的相位,采用Lagrarge公式,导出运动方程式.从系统的固有值问题起步,研究行星齿轮的数目和位置的影响,以及陀螺现象对CPGT自由振动的影响.典型的固有模式有三:其一为移动(行星架,齿圈1和太阳轮具有无转动的纯典型的移动偏移),其二为转动(行星架、齿圈1和太阳轮具有无移动的典型的纯偏转),其三为行星齿轮模式(仅行星齿轮具有的一个典型的变形).可以发现行星齿轮角度位置的改变不影响这种分类.另一方面,行星架转动速度的影响的研究表示陀螺影响区别于反复移动为一个不同点.获得了许多重要的结果,以便在设计过程避免导致不希望的振动危险工作状况.     

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。     

汽车采用的无级变速功率分流变速器的设计

在汽车应用方面提出了无级变速功率分流变速箱的一种设想,该装置由两可变速带轮(变速器)和一行星齿轮系所谓太阳轮和内齿圈三转动构件组合而成."功率分流"的布置特点是输入轴同时把功率传到太阳轮和主动带轮,并通过变速器传到行星齿轮传动的内齿圈.因为输入轴传递的输入功率一分为二(传到太阳轮和主动带轮),变速器中仅通过输入轴总功率流的一小部分,行星齿轮传动的第三转动件(转臂)收集了由内齿圈和太阳轮传来的功率流,把总功率传到输出轴传到车辆.该特徵提高了发动机功率在汽车应用的许可范围,该特徵特别在低速-高转矩情况下提供无级变速可变传动比的范围时还降低了与动力传动有关的功率损失.建立一个所谓"增益系数",用它通过变速箱的可变速元件和速比间隔来确定总功率流的两个分量的大小.用一外齿轮箱可以在发动机和变速箱的最佳范围内扩展无级变速范围.提出了一个采用外啮合有级齿轮传动(同步变速器)实现有效传动比间隔的无级变速范围应用于汽车的设计程序,该两级传动可在发动机和变速箱两者间的最佳范围内工作.     

考虑随机制造误差的风力机行星齿轮系统动力学特性

为研究综合传递误差的随机波动对风力发电机齿轮传动系统动力学特性的影响,考虑齿轮时变啮合刚度、综合传递误差等因素,建立风力发电机行星齿轮传动系统纯扭转动力学模型。以随机风速引起的齿轮系统转矩波动作为行星齿轮系统的外部激励,对某1.5 MW风力发电机行星齿轮传动系统的动力学特性进行仿真分析,得到系统各响应量时域内的统计特征和齿轮副间的动态啮合力统计特征。分析表明：行星架、行星轮和太阳轮在扭转方向上的振动特性与外部载荷相关,其振动位移与外部载荷波动有相似变化的趋势;综合传递误差随机分量的离散程度对行星齿轮系统的动态特性和齿轮副间的动态啮合力有较大影响。随着综合传递误差随机分量离散程度的增加,行星架、太阳轮和行星轮在扭转方向上的振动幅值明显增加;综合传递误差随机分量的随机性使齿轮副间动态啮合力产生随机波动,随机分量离散程度越大,动态啮合力波动越明显;当随机分量的离散程度达到某一值时,齿轮啮合过程发生脱离,引发啮合冲击。     

行星齿轮变速传动的弹流润滑研究

基于弹性流体动力润滑理论,针对行星齿轮变速器内齿轮主动和太阳轮主动的2种工况,分别求出行星齿轮与太阳轮啮合以及与内齿轮啮合时,沿啮合线在啮合点的最小油膜厚度。结果表明:齿轮在节点啮合的润滑情况可以体现齿轮的润滑状况;太阳轮主动的工况,行星轮与内齿轮啮合的润滑条件最差;提高润滑油的黏度可以增加齿轮润滑油膜厚度;增加齿轮压力角的方法提高齿轮油膜厚度的效果明显;提高齿轮啮合的油膜厚度对改善齿轮的润滑状态,降低齿轮的生产成本,具有实际使用价值。     

带有圆锥齿轮的复合行星传动功率流与传动效率分析

对带有圆锥齿轮的复合行星传动进行运动分析,在此基础上采用虚功率理论分析该复合行星传动在不考虑啮合功率损失和考虑啮合功率损失时的功率流,在定义速比与转矩比的情况下,获得复合行星传动效率表达式,进一步研究速比、转矩比和啮合功率损失系数及几何参数比对复合行星传动效率的影响规律,并开展相关试验验证。理论分析表明：在复合行星传动啮合功率损失系数和几何参数比被确定的情况下,复合行星传动效率随着转矩比的增大而增大,但随着速比的增大呈先减小后增大趋势;在复合行星传动速比和转矩比及几何参数比被确定的情况下,各齿轮副的啮合功率损失系数对复合行星传动效率的影响存在差异;在复合行星传动速比和转矩比及各齿轮副的啮合功率损失系数被确定的情况下,复合行星传动效率随着几何参数比的增大而增大。传动效率试验表明：选用高精度等级的锥齿轮、增大复合行星传动机构的转矩比及其行星轮的节圆半径可提高复合行星传动机构的传动效率。     

钢/塑齿轮组合行星传动的振动特性

为了深入了解钢质行星齿轮传动系统引入塑料齿轮后的振动特性,建立钢/塑齿轮组合行星传动的动力学分析模型和试验模型,对SNS、SSS、SSN和NSS四种钢/塑齿轮组合行星传动的振动特性进行理论分析与试验研究,分析组合方式对行星传动振动特性的影响。数值仿真与试验研究结果表明:塑料齿轮的引入对行星齿轮传动的振动特性影响很大,显著地减小了太阳轮与行星轮和内齿圈与行星轮的啮合动载荷;有效地抑制了行星齿轮传动的齿轮啮合频带振动和高频带振动;组合方式对行星齿轮传动的振动特性影响显著,合理地采用钢/塑齿轮组合行星传动结构可以极大地降低啮合动载荷,从而有效地抑制传动系统的振动和噪声。     

单级行星齿轮非线性动力学模型与试验验证

针对单排行星直齿轮传动系统,提出了齿轮非线性啮合动态模型,模型中考虑了由中心距安装误差和传动轴弯曲变形等引起的中心距变化对啮合角、间隙和非线性啮合刚度的影响。考虑中心距变化和陀螺力矩并结合齿轮非线性啮合动态模型,建立了行星齿轮传动系统横-扭耦合非线性动力学模型。针对一个单排行星齿轮传统系统试验装置进行仿真计算和试验测试,试验对比分析了齿圈横向振动位移和内啮合均载系数。研究结果表明,仿真结果与试验结果的变化趋势基本吻合,且误差在可接受范围内,验证了笔者提出的渐开线直齿轮传动横-扭耦合非线性动力学模型和非线性动态啮合模型的正确性。     

浮动太阳轮对行星齿轮传动系统动态特性影响研究

行星齿轮传动因具有较大的传动比和较高的传动效率而被广泛应用于机械传动系统中。在行星齿轮箱中,太阳轮通常被设置为浮动的,以平衡各行星齿轮之间的负载。但是,太阳轮的浮动设置将导致啮合过程中的压力角、重合度和啮合相位的变化。在以前的研究中,这些参数被近似为常数。为了研究动态参数对行星齿轮箱在不同工况下振动响应的影响,建立了行星齿轮箱集总参数模型,该模型包含时变压力角、时变重合度和时变啮合相位。基于该模型,分析了太阳轮的振动机理,并与恒定参数模型进行比较,揭示了由这些动态参数引起的相位调制规律。通过比较不同负载和转速下的动态响应,研究了不同工况条件下的相位调制。     

变速器齿轮齿向倾斜偏差配齿设计与实验

为了降低变速器齿轮啮合的偏载及振动噪声,需要减小齿轮啮合时的交错量。齿向倾斜偏差可以转换为齿向修形量,故不同齿向倾斜偏差匹配可以消除齿轮承载啮合交错量。通过仿真设计了啮合齿轮的齿向倾斜误差的函数关系。实测了5对具有不同齿向倾斜偏差的3挡齿轮激发的变速器噪声,并对齿轮的静态传动误差进行了仿真分析。5对齿轮的噪声与静传动误差的变化规律一致,说明齿向配齿可提高变速器的NVH性能。     

Load Sharing Behavior of Star Gearing Reducer for Geared Turbofan Engine

Load sharing behavior is very important for power-split gearing system, star gearing reducer as a new type and special transmission system can be used in many industry fields. However, there is few literature regarding the key multiple-split load sharing issue in main gearbox used in new type geared turbofan engine. Further mechanism analysis are made on load sharing behavior among star gears of star gearing reducer for geared turbofan engine. Comprehensive meshing error analysis are conducted on eccentricity error, gear thickness error, base pitch error, assembly error, and bearing error of star gearing reducer respectively. Floating meshing error resulting from meshing clearance variation caused by the simultaneous floating of sun gear and annular gear are taken into account. A refined mathematical model for load sharing coefficient calculation is established in consideration of different meshing stiffness and supporting stiffness for components. The regular curves of load sharing coefficient under the influence of interactions, single action and single variation of various component errors are obtained. The accurate sensitivity of load sharing coefficient toward different errors is mastered. The load sharing coefficient of star gearing reducer is 1.033 and the maximum meshing force in gear tooth is about 3010 N. This paper provides scientific theory evidences for optimal parameter design and proper tolerance distribution in advanced development and manufacturing process, so as to achieve optimal effects in economy and technology.     

基于啮合特性直齿锥齿轮分支传动静力学均载分析

为了改善直齿锥齿轮分支传动系统性能,提出基于啮合特性的静态均载分析方法。通过建立考虑中心轮安装误差的单级分支系统多体齿轮齿面接触分析(MTCA)方法,获得各齿轮副初始接触间隙;计及该间隙引起的啮合偏差,采用集中参数法主要考虑中心轮的浮动特性,建立考虑其支撑变形、各齿轮扭转变形相互耦合的静力学平衡方程,获得各分支均载系数,分析了载荷、安装误差、支撑刚度等对系统均载系数的影响。结果表明,随支撑刚度、安装误差的增大,均载系数逐渐增大,轴向对正误差和偏置对正误差对均载系数的影响是等效的;随转矩的增加,均载系数逐渐减小;各分支齿轮副的几何传动误差大小反映了均载系数变化规律,即齿面初始间隙越大,承担的载荷越小。研究结果为高精度直齿锥齿轮分支系统的均载分析提供了理论参考。     

基于啮合刚度的传动链转角误差研究

以国内某新型曲轴加工机床为研究对象,研究齿轮啮合刚度对传动链转角传递误差的影响。传动链由直齿轮系统和行星差速器系统组成,分别建立了齿轮啮合刚度动力学模型,得到了传动链的总模型。结合相关的设计数据对传动链动力学模型的转角传递函数进行了求解,并对传递函数进行响应性分析,得出了转角误差的变化规律:在啮合刚度影响下的转角传递误差是一个恒定值。