基于增量谐波平衡法的星型齿轮传动非线性动力学分析

建立了两级星型齿轮传动系统的非线性动力学分析模型,模型中考虑了系统的综合啮合误差、时变啮合刚度以及齿侧间隙。推导了多自由度多间隙系统的增量谐波平衡法计算公式,利用上述方法求解了系统非线性微分方程组,得到了两级星型齿轮传动的非线性频响特性。分析了阻尼系数、时变啮合刚度以及误差等参数对系统动态特性的影响。分析结果表明:间隙会使两级星型齿轮传动系统中出现多值解及跳跃现象的典型非线性特征;增大系统阻尼系数可以抑制系统的共振幅值;增大时变刚度幅值使得齿轮副传动误差的幅值增大;增大激励误差的幅值,使得系统各构件的振动幅值增大;多级星型齿轮传动系统有着比单级传动更丰富的非线性动态特性。     

基于谐波平衡法的复合行星齿轮传动系统非线性动态特性

为揭示多间隙作用下Ravigneaux型复合行星齿轮传动系统的非线性动力学行为,建立考虑时变啮合刚度、齿侧间隙与综合啮合误差的系统纯扭转强非线性动力学模型。将齿侧间隙非线性函数表达为描述函数的形式,运用谐波平衡法(Harmonic balance method,HBM)将方程组转化为非线性代数方程组,使用逆Broyden秩1法进行迭代求解,得到系统的基频稳态响应。通过改变时变啮合刚度、齿侧间隙与综合啮合误差的大小,分析参数变化对系统非线性动态特性的影响。研究发现,由于齿侧间隙的影响,系统动态特性曲线出现幅值跳跃与多值解等典型非线性特征,系统出现复杂的冲击现象;齿侧间隙、啮合刚度波动与误差波动的耦合使系统的非线性程度得以强化。基于描述函数的HBM法可用于求解更加复杂模型的基频稳态响应,为深入研究复合行星齿轮系统的动态特性提供了一种方法。     

强非线性颤振分析的增量谐波平衡法

将增量谐波平衡法推广应用于二元机翼的颤振问题 ,为强非线性颤振分析提供了一条有效的新途径。对含有粘性阻尼项和强非线性立方俯仰刚度项的二元机翼颤振方程 ,采用振幅作为控制参数应用谐波平衡过程 ,求得方程解的表达式 ,并由此分析系统的分岔现象和极限环颤振现象 ,得到了极限环的大小。用龙格 库塔法进行数值计算验证 ,结果表明 :推广后的增量谐波平衡法在强非线性颤振分析中合理可靠 ,且具有足够的精度     

基于增量谐波平衡法的支承松动故障特性研究

针对含支承松动的Jeffcott转子系统,考虑系统一端支承松动以及转子不平衡的外扰激励,建立带阶跃变化刚度的系统振动微分方程。采用增量谐波平衡法对非线性方程进行求解,结合迭代算法获得系统振动周期解。运用Floquet理论判定周期解的稳定性。最后,通过实例仿真,得出系统响应的时域波形、幅值谱图、相图和Poincare截面图,分析带支承松动故障的转子系统复杂的运动特性,验证了增量谐波平衡法求解非线性系统的有效性,并为支承松动故障诊断提供理论依据。     

一种改进的增量谐波平衡法及其在非线性振动中的应用

对于一般的增量谐波平衡法而言,在求解分段线性系统周期响应时存在收敛速度慢的缺点。针对这一缺点,本文根据最小二乘法原理和增量过程提出了一种改进的增量谐波平衡算法,通过和原有算法进行对比发现二者之间存在着统一的算法形式,因此只要对原有算法作简单的改进即可方便地使用此方法。利用此方法成功计算了齿轮传动分段线性系统的周期解,通过对计算结果比较,发现迭代次数要比一般的增量谐波平衡法少30%左右。从而可以看出这种算法具有收敛速度快的优点。     

基于增量谐波平衡法的含时滞半主动悬架的动力学分析

以1/4汽车半主动悬架为研究对象,考虑时滞和非线性阻尼因素,建立悬架垂向振动系统模型。结合增量谐波平衡法对系统动力学方程谐波展开,通过迭代计算得到系统的稳态响应解,并利用龙格库塔方法验证增量谐波平衡法的正确性。结果发现簧载质量的幅值响应出现先减小后增大的趋势,最后通过相平面法分析时滞因素对系统稳定性的影响,对系统时滞控制策略的研究奠定基础。     

基于离散傅里叶变换与谐波平衡法的行星齿轮系统非线性动力学分析

研究了多间隙作用下行星齿轮系统的强非线性动力学行为。考虑齿轮啮合误差和时变啮合刚度,建立了2K—H型行星齿轮传动的弯扭耦合非线性动力学模型。利用离散Fourier变换(DFT)及其逆变换(IDFT)处理方程中非线性恢复力与位移坐标之间的函数关系,发展了一种可以求解多阶谐波响应的数值谐波平衡法,并用Broyden方法求解其形成的代数平衡方程组。用该方法分析齿轮非线性动力学稳态解时,啮合刚度与激励可以是任意的周期函数形式,不仅可以包含多次谐波响应,而且还可以求解系统的次谐波响应。克服了传统的解析谐波平衡法基于描述函数进行而难以求解一般周期响应和次谐波响应的缺点。作为算例,用该方法分析了行星齿轮传动的非线性频响特性,并与相应的线性系统进行了比较。     

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。     

基于谐波平衡法的非线性低频隔振系统振动特性研究

针对非线性低频隔振系统振动响应和振动传递率进行理论研究。基于非线性弹性元件的载荷－位移试验数据建立了非线性低频隔振系统的动力学模型和动力学方程。借助谐波平衡法对该非线性动力学方程进行近似求解,得到该非线性低频振动系统的一次谐波位移响应和振动传递率的近似表达式。分析了不同系统参数对振动传递率和曲线族骨架形状的影响,并对这种影响产生的原因进行了解释。理论结果与试验结果对比显示,当该非线性低频隔振系统工作在有效隔振频段内时,两者吻合良好。     

基于增量谐波平衡法的两端固定输流管参数共振

应用增量谐波平衡法(Incremental harmonic balance method,IHB方法)研究两端固定输流管在脉动流激励下的参数共振问题。分析离散化后的运动微分方程,得到管道一阶次谐波参数共振的幅-频响应曲线,讨论系统参数对失稳临界频率的影响。比较IHB方法与数值模拟方法得到的管道振幅,二者吻合得很好。典型算例表明,对于具有强非线性的流-固耦合系统,IHB方法是精确有效的半解析研究方法。     

数控车床转塔刀架分度时间测量

本文根据数控转塔刀架的特点，给出了由ＩＢＭ ＰＣ／ＡＴ及相应驱动电路组成的数控转塔刀架性能测试系统，由于微机的实时时钟的时间基准过于粗糙，文中提出了加快计算机实时时钟的时间基准频率的方法，以满足使用要求。     

基于多点约束法的人字齿轮精确有限元建模方法

应力位置处足够细化的网格是齿轮有限元分析得到精确齿面接触应力和齿根弯曲应力的基础。在保证有限元分析结果精度的情况下,降低求解时间和对计算机性能的要求是研究的热点问题之一。基于Ansys软件网格划分方法对齿面和齿根网格细化,采用多点约束法(Multipoint constraint,MPC)耦合大小不一致网格节点的自由度,进行了有限元建模和仿真分析计算。结果表明,该方法较普通方法能够大幅减少网格和节点数量,缩短计算时间,且能够保证人字齿轮齿根弯曲应力和齿面接触应力的求解精度。另外,采用ISO标准计算人字齿轮的齿根弯曲应力和齿面接触应力得到的结果均大于有限元分析的结果,对人字齿轮的工程实际应用提供了重要参照。     

基于齿轮副整体误差的齿轮动力学模型及其动态特性

迄今提出的各种齿轮动力学模型,在处理齿轮误差的影响时,都回避因齿轮重合度大于1而分不清单双啮区的事实,由此得出的结果不能较全面反映实际情况.基于齿轮副整体误差概念,综合考虑齿轮啮合过程的时变啮合刚度、误差激励等非线性因素,建立一种新的考虑单、双啮过程的直齿轮动力学模型,能更精确地描述齿轮系统的动力学行为,解决现有模型存在的主要问题;应用变步长四阶Rounge-Kutta法获得新动力学模型的高精度数值解;定量研究不同工作条件下啮合刚度、加工误差对振动响应的影响,研究结果对于完整认识复杂的齿轮动态性能、进行动态优化设计具有重要的理论和实用价值.     

基于超单元法的齿轮副传动机构模态分析

随着减速箱的大型化,齿轮副传动机构的有限元分析模型也随之增大,使得一般有限元软件分析效率降低。为充分发挥现有计算工作站效能,尝试使用超单元法,对减速箱缩减了模型的自由度,达到从静力学有限元模型转化为反映整体性能的动力学有限元模型,从而提高计算机分析效率。分析结果表明,以MSC PATRAN和NASTRAN有限元建模求解减速箱齿轮副传动机构,采用超单元技术可以快速获得固有频率和振型,为齿轮副优化设计提高了效率。     

齿轮系统非线性动力学特性分析

综合考虑齿侧间隙、时变啮合刚度、综合啮合误差等因素,建立了直齿轮副单自由度非线性动力学模型,并利用变步长Runge-Kutta法对单自由度运动微分方程进行了数值求解。结合系统的分岔图、相图、Poincaré映射图以及FFT频谱图,分析了系统在参数变化时的动力学特性,得到了系统的混沌运动规律。结合齿轮的动载荷历程,得到了齿轮啮合冲击状态在非冲击、单边冲击以及双边冲击状态之间变化时变化过程与系统参数之间的关系。