转速激励下齿轮系统拍击振动的分岔特性

在考虑齿轮轴偏心质量、主动轴转速波动、轮齿时变啮合刚度及齿轮副齿侧间隙的情况下,建立了齿轮传动系统拍击振动分析的集中质量模型。计算了主动轴转速波动激励下齿轮传动系统振动性态随负载力矩变化的分岔规律。计算结果表明,随着负载力矩的减小,齿轮副依次出现三种振动状态,即:①完全啮合的振动状态; ②仅有齿面碰撞的脱啮碰撞振动状态;③同时具有齿面碰撞和齿背碰撞的脱啮碰撞振动状态。通过倍周期分岔, 系统振动由周期转变为混沌,而在混沌区域中还存在一些周期窗口。齿轮副在振动状态转变的过程中均出现了跳跃现象,而跳跃过程的振动周期并不改变。分岔过程揭示出系统具有复杂的非线性特征。     

单级齿轮系统的拍击振动模型

在考虑不平衡质量、主动轴转速波动和齿轮副齿侧间隙的情况下,建立了单级齿轮传动系统的拍击振动模型,模型具有3自由度,1个旋转和2个沿啮合线方向的平移。推导出了相邻两次碰撞之间的映射关系式。根据计算结果,系统的拍击振动周期与激励周期有关;在某一转速下,拍击周期等于激励周期,而在另一转速下,拍击周期是激励周期的两倍。系统处于拍击状态时,齿面碰撞和齿轮正常啮合交替出现。     

单级齿轮系统拍击特性研究

用数值仿真法和映射法研究了齿轮系统的拍击振动特性。通过研究每一次碰撞之间的映射关系、每一拍击周期之间的映射关系,得出的结论是:激励幅值的大小是影响系统拍击性能的一个重要因素;当激励幅值增大时,齿轮碰撞速度也增大,在一定条件下,将发生齿背碰撞;当激励幅值变化时,齿轮系统的初始脱齿状态也将发生变化,由此导致系统产生1周期、2周期、多周期甚至准周期拍击振动;转速波动的二次谐波分量对系统拍击性能的影响与基频分量的影响基本相同,因此,忽略二次谐波将导致较大的误差。用周期性拍击过程之间的映射关系研究齿轮系统的拍击特性,会带来很大的方便。     

齿轮系统Rattling动力学行为研究

在考虑主动轴驱动转矩波动及齿轮副齿侧间隙的情况下,建立了单间隙齿轮系统Rattling分析的集中质量模型。计算了不同激励频率下齿轮系统振动性态随着激励幅值的增大而变化的规律。从计算得到的齿轮系统工作状态图,分析了齿轮系统振动噪声随着激励频率增大而变化的规律。计算结果还表明:激励频率在366.5 rad·s～1以下时,随着激励幅值的增大,齿轮系统由完全啮合状态的单周期振动直接激变为时而啮合时而脱啮碰撞状态的混沌振动,而在这一混沌区域内还有可能出现周期窗口;在完全脱啮的状态下,随着激励幅值的增大,某些激励频率下,依次出现单周期、三周期之后变为混沌振动;某些激励频率下,依次出现单周期、二周期、四周期的周期倍化变为混沌振动;以固有频率激振时,齿轮副在时而啮合时而脱啮碰撞的状态表现为四周期的周期振动,而且随着激励幅值的增大还会出现齿轮副完全啮合的单周期振动,之后又激变为完全脱啮的混沌振动,表现为更加复杂的非线性特征。     

齿轮系统拍击振动中的高速碰撞和低速接触

针对以往研究齿轮系统拍击振动方法存在的不足，提出了齿轮系统拍击振动中高速碰撞和低速接触的概念。在分析计算基础上给出了区别高速碰撞和低速接触的判断标准，并提出了分析齿轮系统拍击振动的新方法。利用所提出的新方法研究发现，齿轮系统的拍击振动存在3种不同类型，即无回弹的时而啮合时而脱啮拍击振动状态、有回弹的时而啮合时而脱啮拍击振动状态以及完全的脱啮拍击振动状态，而不同类型的拍击状态在振动强度上有很大的区别。     

非光滑齿轮拍击系统的动态响应

针对齿轮拍击振动系统的非光滑特性,引入切换映射分析方法,利用碰撞面上的Poincaré映射分析,得到了齿轮拍击振动系统的Lyapunov指数的计算方法。通过圆柱直齿轮拍击振动的算例,综合运用相图、碰撞面上的速度分叉图和Lyapunov指数谱,确定了系统随参数变化的动态响应,验证了该方法的有效性。
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增速传动下中心距对拍击振动的影响研究

增速传动动态特性差,易发生拍击振动现象。在齿轮传动中,中心距是影响拍击振动的重要参数之一。提出了拍击振动研究中,即时刚度及阻尼的计算方法,该方法通过判断齿轮在不同中心距下的实际啮合情况来确定即时刚度及阻尼。基于即时刚度及阻尼,提出了拍击振动相对速度的计算方法。针对拍击振动的相对速度这个重要参数,对拍击振动进行了数值计算和实验分析,研究了在增速传动的加速过程中,中心距对于拍击振动剧烈程度的影响。实验和数值计算结果表明,随着中心距的增大,拍击振动相对速度振幅加大,拍击振动更剧烈。     

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。     

扭矩波动对齿轮时变系统拍击门槛转速的影响

建立了具有时变啮合刚度的二级齿轮系统的动力学方程式,它是一个具有时变系数的线性动力系统。用算符分解算法(AOM)研究了扭矩波动和时变啮合刚度对拍击门槛转速的影响。根据计算结果发现,时变啮合刚度可以导致拍击;齿轮啮合频率等于派生系统的固有频率引起的共振是产生拍击的原因之一;低速端的扭矩波动对系统拍击门槛转速影响较小,而高速端的扭矩波动对拍击门槛转速影响较大;在大部分情况下,考虑时变啮合刚度的二次谐波分量后,拍击门槛转速稍有下降。     

俯仰机构开式齿轮系统驱动特性的研究与分析

装船机俯仰系统采用开式齿轮方式驱动,在装船机俯仰过程中,俯仰平台有较大振动。通过对开式齿轮驱动系统研究,为平台振动分析提供了重要的依据。     

齿廓误差对齿轮时变系统拍击门槛转速的影响

建立了具有时变啮合刚度的二级齿轮系统的动力学方程式。用算符分解算法（AOM）研究了齿轮啮合误差和时变啮合刚度对拍击门槛转速的影响。结果表明,时变啮合刚度和齿面误差可以导致拍击;齿轮啮合频率、或者齿面误差频率等于派生系统的固有频率引起的共振是产生拍击的原因之一;低速端的齿面误差对系统拍击门槛转速影响较小,而高速端的齿面误差对拍击门槛转速影响较大;齿面误差对拍击门槛转速的影响不仅与自身的变化频率、幅值大小有关,更重要的是与时变频率及其组合频率有关。     

齿轮传动噪声分析与控制

控制齿轮传动噪声的研究是企业提高齿轮加工精度必不可少的工作,也是促进企业合理利用资源、保证企业生产高精度产品、提高经济效益的一种科学手段,是实现企业生产的产品在技术上先进、经济上合理、具有市场竞争力的一种科学方法.     

齿轮系统时变刚度和间隙非线性振动特性研究

以齿轮系统动力学和非线性动力学理论为基础，针对齿轮系统时变啮合刚度和齿侧间隙耦合作用的具体特点，建立了齿轮系统非线性模型，并用数值积分和数值仿真方法对其在某些参数域中进行了非线性振动研究。根据仿真结果得到一些有用的结论，是进一步进行多自由度齿轮系统和行星齿轮系统的非线性动力学研究的基础。     

具有动态侧隙的齿轮传动系统动力响应分析

综合考虑动态侧隙、时变啮合刚度、齿轮偏心和传动误差等非线性因素,建立齿轮 转子 轴承传动系统的非线性动力学模型。以分形理论为基础,引用尺寸一致性的Weierstrass-Mandelbrot函数模拟动态侧隙的变化趋势。利用4阶龙格 库塔法对系统的非线性动力学微分方程求解,探究动态侧隙对系统响应的影响。结果显示：综合对比定侧隙系统和动态侧隙系统,齿轮在扭转方向上振动幅值的波动较大,动态侧隙系统由准周期运动渐变为混沌运动,并且与动态侧隙曲线的复杂程度有关;齿轮在扭转方向相平面的轨迹随动态侧隙的标准差(standard deviation,简称STD)呈现出规律性变化;在系统振动响应频谱中,随着动态侧隙曲线的复杂程度的加剧,频率成分多样性增强,噪声频率的幅值逐渐增加,高倍频的幅值激增。     

行星齿轮减速器基于回差分析的优化设计

针对K-H-V型渐开线行星齿轮减速器,提出一种以传动零件精度等级为主要设计变量的基于回差分析的优化设计方法。可据规定回差允值,最佳地规定和分配各传动零件参数、精度等级及公差值。使减速器能最佳地满足设计使用、工艺和经济性要求。     

外啮合渐开线齿轮传动法隙计算的虚拟变位法

提出了虚拟变位的概念 ,阐述了虚拟变位的基本原理 ,并通过虚拟变位的方法 ,导出了外啮合渐开线齿轮传动法向齿侧间隙的计算公式 ,供齿轮传动设计之用     

消隙齿轮传动机构回差分析与计算

通过分析齿轮传动误差的影响因素,应用弹簧齿轮的消隙方法,结合工程实际,对某位置发送器的弹簧消隙齿轮传动的回差进行了分析计算,并对实际机构进行回差测量,结果比较符合。这将对解决工程实际问题提供依据和参考。