基于载荷谱传动箱箱体动载系数分布研究

针对某特种车辆综合传动箱体强度过剩,质量过重的现状,需要对箱体进行进一步优化。而在优化过程中,传统方法基于转速转矩的经验公式计算一个较大的动载系数,减少了后续优化空间。基于载荷谱对平稳传动过程中的动载系数进行研究,首先对该箱体进行台架试验,测得危险部位的载荷谱,其次针对这些载荷谱进行处理获得一段平稳时间历程中的动载系数。运用极大似然法和拟合优度AD值对这些动载系数进行分布识别以及检验,最终获得99百分位的动载系数,并将其与经验公式计算动载系数进行对比,结果表明在平稳传动条件下,经验公式计算动载系数偏大,结构设计偏于保守,而99百分位动载系数较为合理,有助于轻量化设计的充分实现。     

钻机刹车机构动载系数的模糊综合评判

钻机刹车机构动载系数的大小直接影响到刹车机构性能及钻机的安全性,而动载系数的取值主要与钴机的下钻速度、对刹车要求、钻机的类型及刹车机构的类型有关,而这些因素之间的关键是模糊的。本文在考虑以上因素影响前提下,采用模糊综合评判法,确定动载系数β,并给出了计算示例。     

基于BP神经网络的齿轮计算应力修正系数计算研究

由于动载系数和齿形系数计算繁复 ,给齿轮计算应力的求解带来不便。本文提出了使用 BP神经网络映射齿轮动载系数和复合齿形系数的近似算法 ,以便减少其计算规模 ,提高齿轮计算应力的求解效率。其映射结果表明使用该方法求出的动载系数和复合齿形系数是可行的和高效的     

三轴式内齿行星齿轮减速器动载系数的研究

考虑了齿轮啮合刚度、啮合阻尼以及各支承轴承、行星轴承的刚度,推导出了系统的变形协调关系,通过集总参数法建立了三轴式内齿行星齿轮减速器的弹性动力学模型,求解出了不同内齿板结构下,系统的动载系数。结果表明:具有三相内齿板减速器的动载系数最小,具有一相内齿板的减速器动载系数最大;具有三相内齿板的减速器可以在较高的转速场合下使用。     

间隙-频率参数平面内单级直齿轮系统动力特性综合分析

为揭示含间隙的齿轮系统分岔、啮合冲击、脱啮和动载系数间的耦合关系,在间隙与频率参数平面内以单级齿轮系统的动力学模型为研究对象,用CPNF法求解其周期/冲击、脱啮占空比、齿背啮合比、动载系数伪彩图。研究表明:间隙和频率耦合下系统表现出复杂的综合动力特性,随频率和间隙变化系统经倍化、Hopf、激变、擦切、鞍结分岔由周期运动通向混沌;分岔和啮合冲击突变导致脱啮占空比、齿背啮合比、动载系数阶跃性增大;在系统共振频率和小间隙范围内因混沌、拟周期运动和双边冲击的影响其脱啮、齿背接触、动载系数达到极值。     

具有弹性辐板的并车齿轮传动系统动力学特性研究

针对双发动机驱动的弹性辐板并车齿轮传动系统的扭转振动问题,采用集中参数法建立了并车齿轮传动系统的非线性动力学模型,用增量谐波平衡法求解得到了系统的非线性动力学响应。分析了辐板刚度和阻尼对传动系统振动的影响。数值研究结果表明:在不同的辐板刚度条件下,并车传动系统会出现次谐波响应、拟周期响应以及混沌响应等典型的非线性振动特性;当辐板刚度达到109N/m时,系统动载系数激增到最大值1.35;辐板阻尼对动载系数的影响也是非线性的,但总体上随着阻尼比的增加,动载系数呈下降的趋势。     

参数对分扭-并车齿轮传动系统动载和均载特性的影响

为提高分扭-并车齿轮传动的动载稳定性,对直齿轮和人字齿轮构成的分扭-并车齿轮系统建立了考虑多间隙等激励因素的动力学模型。引入高斯消元技术使振动模型降为含9自由度的线性无关方程组;采用4阶Runge-Kutta法对量纲一方程组实施数值求解,分析了齿侧间隙、综合传动误差和时变啮合刚度等激励下的动载特性。结果表明,齿侧间隙在局部范围内存在动载加剧现象;动载系数激增至2. 705,综合传动误差激励下相同传动级上的均载特性基本一致;时变啮合刚度波动系数大于0. 25时,分扭级的动载波动较剧烈。研究结果对该类齿轮系统动载设计具有指导意义。     

高速重载齿轮传动多目标优化设计研究

针对高速重载工况,以齿轮传动的动载系数和齿面接触应力为优化设计目标函数,齿轮基本参数为设计变量,建立了圆柱齿轮传动的多目标优化设计数学模型,分析了设计变量对齿轮传动接触强度和弯曲强度的影响,采用线性加权法求解了齿轮传动的多目标优化问题.结果表明,以动载系数和齿面接触应力为目标函数的多目标优化设计与以最小体积为目标函数的单目标优化设计相比,优化后的动载系数和齿面接触应力更小,达到了减小系统振动和噪声,提高齿轮传动的承载能力的目的,为高速重载齿轮传动设计奠定了基础.     

径向基函数神经网络在齿轮动载系数计算中的应用

由于动载系数的计算公式比较复杂,机械设计手册中提供动载系数线图供设计人员近似计算,但通过人工查取线图数据的方法会给设计带来误差,并且不利于实现设计过程的CAD。因此,提出了应用径向基函数神经网络来确定动载系数的计算方法,映射了引起动载系数与其影响因素(齿轮节线速度、齿轮制造精度)的非线性关系,并与其他文献中提出的应用BP神经网络的方法进行对比。结果表明:径向基函数神经网络可通过较少的训练次数达到较高的精度,大大超过了BP神经网络的收敛速度和训练效率。该方法可广泛应用于工程设计中计算齿轮动载系数及其他以线图表示的参数。     

高速双圆弧齿轮的动载荷试验研究

用微型电阻应变片测试了高速双圆弧齿轮的齿根动态应力，并测得两组参数的双圆弧齿轮的动载系数。探索了一些高速齿轮齿根动态应力的测试方法及规律。发现在相同条件下，动载系数将随着载荷的增加而下降，当转速低于共振转速时，动载系数随着转速的增加而增大，当转速超过共振转速时，动载系数将随着转速的增加而减小。     

渐开线圆柱齿轮传动的动载荷系数分析

齿轮动载荷系数是考虑齿轮传动产生的内部动载荷对齿轮承载能力影响的系数。根据国家标准,对工作在亚临界区的齿轮传动,采用一般方法计算了动载荷系数并与简化法计算的动载荷系数进行了对比。在分析影响动载荷因素的基础上,给出了采用一般方法确定动载荷系数的实用曲线和数据表,为设计人员合理确定动载荷系数提供了参考。     

A study on load-sharing structure of multi-stage planetary transmission system

Unequal load distribution is a crucial factor in decreasing bearing capacity and stability of the planetary transmission system. In this paper, a dynamical model of two-stage helical planetary gear transmission system is established based on lumped-parameter method and Lagrange general function. Nonlinearity of gear tooth backlash and error is taken into account. Four load-sharing structures are proposed to study the load-sharing performance. A method to calculate dynamic sensitivity of load-sharing coefficient to errors is presented that can provide a reference to component precision determination in order to make planetary system have a better load distribution. Finally, a numerical method of load-sharing performance is validated by a test. These results provide fundamental basis for multi-stage planetary gear transmission system design.     

考虑强度退化和失效相关性的风电齿轮传动系统动态可靠性分析

针对随机风作用下风力发电机齿轮传动系统失效率高的问题,研究了随机风引起的风力发电机传动系统外部风载荷以及内部由齿轮、轴承刚度及综合啮合误差等引起的内部动载荷激励,基于集中质量法建立了风电齿轮传动系统齿轮-轴承耦合动力学模型。在对模型进行仿真求解的基础上,分别求得了传动系统中各齿轮和轴承的动态接触应力-时间历程。将载荷作用过程视为随机过程,推导出随机载荷作用下的等效载荷累计分布函数,从系统层面上建立了基于应力-强度干涉理论的风力发电机齿轮传动系统动态时变可靠性模型,模型考虑了零件的失效相关性和强度退化因素,研究了失效相关性和强度退化对风电齿轮传动系统可靠度和失效率的影响规律,为风力发电机齿轮传动系统动态设计和可靠性优化设计奠定了基础。     

随机风载作用下风力发电机齿轮传动系统动态可靠性分析

运用最小二乘支持向量机(Sparse least squares support vector machines,SLS-SVM)机器学习方法建立风场随机风速模型,根据随机风速模型和空气动力学理论得到随机风引起的系统外部载荷激励,建立考虑齿轮时变啮合刚度和滚动轴承时变刚度的风力发电机行星齿轮传动系统齿轮—轴承耦合动力学模型,并对动力学模型进行仿真计算,分别得到各齿轮副的动态啮合力和滚动轴承动态接触力。以此为基础,将载荷作用过程视为随机过程,推导出随机载荷作用下的等效载荷累计分布函数。根据应力—强度干涉理论建立风力发电机齿轮传动系统各齿轮和轴承的动态可靠性模型,利用二阶矩和摄动方法求出各齿轮、轴承的动态可靠性指标,并计算出动态可靠度,研究各齿轮、轴承和传动系统的动态可靠度随时间的变化规律,为风力发电机齿轮传动系统动态可靠性设计奠定了基础。     

输入转矩对驱动桥系统动力学特性的影响

在驱动桥系统中,滚子轴承是连接轴系与壳体的关键部件,其刚度具有各向耦合性和非线性特性,且与输入转矩有关。为准确高效地分析输入转矩对驱动桥系统动力学特性的影响,基于非线性轴承理论、有限元法和模态综合方法,建立包含主减速器总成、差速器总成、轮毂总成和桥壳等部件的完整驱动桥系统动力学分析模型,根据输入转矩大小的不同,定义轻载、中载和重载三种典型工况,分别计算各工况下的非线性轴承刚度,分析轴承刚度随输入转矩大小变化的特点,对驱动桥系统进行单位谐波传动误差激励下的动力学分析,研究输入转矩对驱动桥系统动力学特性的影响,分析不同工况下准双曲面齿轮动态啮合力的频响特性。计算结果表明,驱动桥系统动力学特性随输入转矩大小变化具有一定规律,能有效指导驱动桥系统的减振降噪设计,避开危险工况。     

基于动力学的风电增速箱多级齿轮传动系统可靠性评估

针对风力发电机齿轮传动系统在变风速工况下失效率高的问题,在模拟真实风速的基础上,建立了考虑外部随机风载及内部轮齿时变啮合刚度、轴承时变刚度、综合传递误差等激励因素的风力发电机齿轮传动系统齿轮-轴承耦合动力学模型,通过对动力学模型进行仿真计算,得到了各齿轮副的动态啮合力和各支承轴承的动态接触力,并求得齿轮的使用系数、齿轮和轴承的载荷系数。在此基础上,建立了基于动力学的风电齿轮传动系统可靠性评估模型,并求得了各零件及传动系统的可靠度,较全面地评价了随机风载作用下风力发电机齿轮传动系统的可靠性,为风力发电机齿轮传动系统可靠性设计和动态优化奠定了基础。     

齿轮传动动态系统辨识及修形研究

利用自动控制理论研究实际工况下齿轮传动的动态性能, 通过系统辨识算法, 建立了直齿圆柱齿轮传动周向振动和噪声之间的差分方程模型, 此模型能够准确描述齿轮传动系统的动态特性。根据齿轮传动周向振动和轮齿变形之间对应关系, 对降低齿轮传动噪声的齿廓修形曲线进行了优化设计, 并进行了试验验证。为齿轮传动系统的修形、减振、降噪和优化设计提供了一种新的研究方法。     

A semi-analytical method of time-varying mesh stiffness in concentric face gear split-torque transmission system

Concentric face gear split-torque transmission system (CFGSTTS) has great applied value in the field of aeronautical transmission due to the characteristic of high integration. Mesh stiffness, as one of the most primary sources of vibration, is vitally important for the dynamic performances of gear transmission system. The existing finite element method (FEM) and analytical method (AM) are not suitable for tackling the mesh stiffness calculation of closed-loop multi-branch system such as CFGSTTS. Thus, a semi-analytical method (SAM) is presented and verified, which combines the high precision of FEM with the high efficiency of AM. Additionally, the differences between the mesh stiffness of independent face gear drive and that of the same gear pair in CFGSTTS under accordant load is researched by applying SAM. The influence rules of distribution angle and load condition on the mesh stiffness of gear pairs considering system structure are also studied. Results demonstrate that the mesh stiffness of gear pairs in CFGSTTS is time-varying and tends to be consistent with each other by adjusting load parameters.     

考虑齿轮传动影响的高速动车组电机吊架载荷及动应力研究

针对CRH3型高速动车组电机吊架焊接结构,结合有限元法和刚柔耦合多体动力学法建立考虑齿轮传动系统的啮合振动的高速列车动车整车动力学模型,仿真计算得到电机吊架在列车加速和匀速运行工况下的动载荷;利用准静态应力法计算两种工况下电机吊架上危险节点的动应力,通过对比吊架上危险节点动应力的模拟计算结果和线路实测结果研究齿轮传动系统的啮合振动对车辆运行中电机吊架所受载荷及其上危险位置动应力的影响。结果表明:在齿轮传动系统啮合振动的影响下,电机吊架的动载荷及其结构危险节点的动应力显著增大,垂向振动加剧,而且动应力仿真结果与线路实测结果更接近。因此,在对高速列车结构件进行动应力仿真时,为了更准确地仿真结构振动对动应力仿真结果的影响,应该在结构件弹性化的基础上,同时考虑齿轮传动系统啮合振动的影响。     

功率二分支齿轮传动系统静态均载特性研究

针对船用大功率齿轮传动系统,考虑齿轮制造误差和安装误差,建立了功率二分支齿轮传动系统的静态均载分析模型,给出了系统的静态均载系数,研究了制造误差和安装误差对二分支齿轮传动系统均载特性的影响规律,得到了误差与均载系数间的函数关系,为功率二分支齿轮传动系统的静态均载设计提供了理论基础。