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.     

多级行星齿轮系统耦合动力学分析与试验研究

基于齿轮啮合理论和Lagrange方程,考虑各级齿圈扭转支撑刚度,提出运用集中参数法建立多级行星齿轮—箱体耦合扭转动力学模型。在分析多级行星齿轮啮合相位关系的基础上,确定各齿轮对时变啮合刚度,并运用有限元法获取各齿圈扭转支撑刚度。行星齿轮传动误差表示为轴频和齿频叠加的谐波函数,分析多级行星齿轮传动的主要激励特征。针对盾构机三级行星减速器某施工地段的运行条件,求解行星齿轮系统的动态响应,并分析其时频特性。采用背靠背能量回馈试验台架测试方案,测量盾构机行星减速器的振动加速度,采用数值积分计算振动速度和位移,并分析其振动特性。研究表明盾构机行星减速器振动试验数据与计算结果具有良好的一致性,验证多级行星齿轮系统耦合动力学模型的准确性。     

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.     

带有柔性齿圈和行星架的直齿和斜齿行星传动的模拟

本文提供可以仿真具有变形零件的直齿和斜齿行星齿轮周转齿轮的三维静态和动态性能的模型。通过三维有限元方法得出的结构求出齿圈和行星架的变形分布。根据模型的转化技术,通过考虑到轮齿接触弹性原则,由连接齿圈结构和行星轮分块参数模型限定内齿轮元件。沿接触线导出离散的啮合刚度和当量法面偏差,并把啮合齿面位置作为随时间变化再计算它们的数值。采用约束基础技术仿真一个连接行星轮中心的行星架,用组合板块参数太阳轮／行星齿轮和沿轴装零件集成刚度,质量和惯量完善行星齿轮／周转齿轮模型。对整个啮合仿真用综合时间一分级积分框图和接触算法解相应的运动方程式。得出的一些准静态和动态的结果表明所推荐的混合模型的趋向和考虑齿圈和行星架变形的重要性。     

轴承预紧力作用下的行星齿轮动态载荷研究

为分析轴承预紧量对高速重载行星齿轮传动系统接触性能影响,建立高速重载行星齿轮传动动力学模型,考虑轴承预紧量因素,分析行星销轴承预紧量对系统支撑刚度、齿面啮合性能、系统均载影响。结果表明:行星销轴承预紧量影响行星销支撑刚度、齿面啮合性能、动态均载,从负游隙到正游隙系统支撑刚度减小,齿轮副的啮合载荷最大值减小,系统的均载系数减小。研究结果可为优化高速重载行星齿轮传动的轴承预紧量提供支撑。     

考虑结构柔性的行星轮系耦合振动特性研究

针对传统集中质量法精度不高和大规模有限元模型计算量大、后处理困难的问题,在轴系单元法基础上提出一种针对行星轮系耦合振动分析建模方法。根据行星轮系结构特点,将行星轮系中各种构件分为简单轴系单元、行星架轴系单元及齿圈轴系单元等轴系模型,建立不同类型的行星轮系耦合动力学模型。研究结果表明,考虑结构柔性后,在低速阶段动态啮合力偏差与集中质量法求解结果基本相同,但随着转速增加,动态啮合力偏差与系统各阶共振频率均略有降低;而同一转速下,动态啮合力偏差随着齿圈厚度增大逐渐增加,但其变化量呈逐渐减小趋势。在所有结构中,轴的柔性化对振动影响最大,而行星架柔性对振动影响最小;各级齿轮副啮频相互耦合共同成为系统激励频率,而高速级啮频为最主要激励频率;振动能量不仅沿功率流方向传递,同样也会逆功率流方向传递。     

计入齿圈柔性的风电机组行星传动动力学研究

以风力发电机行星传动系统为研究对象,为揭示齿圈柔性对其动态性能的影响,将齿圈离散为多段刚性轮齿段,对每两轮齿段用理论长度为零的双向扭转弹簧连接。在行星架随动坐标系下,综合考虑了支撑刚度、齿轮啮合时变刚度和齿圈柔性,建立了风力发电机行星传动系统刚—柔耦合动力学模型。分析了各构件间的相对运动微位移及齿圈的受力情况,运用牛顿力学推出动力学方程;基于所建模型,得出了齿圈厚度的变化对其各节径固有频率的影响;发现了行星轮两种特殊啮合位置下齿圈的变形特点及所对应连接扭簧的扭转力矩和扭转变形角度间的关系。该结果可为风力发电机行星齿轮传动的设计提供理论依据。     

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。     

多啮频激励下的多级齿轮传动分岔与冲击特性

以行星轮系+两级定轴多级齿轮传动系统为研究对象,建立含齿侧间隙、时变刚度、综合传递误差、阻尼、连接轴扭转刚度因素的多啮频激励扭转非线性动力学模型,用数值法对系统无量纲动力学方程求解,获得系统的分岔、齿面冲击、脱啮占空比、齿背接触比响应图。研究表明：系统各级传动分岔特性因多啮频激励不同步而不同步,啮频激励和连接轴扭转耦合影响各级传动的振动强度;随连接轴的扭转刚度减小其前级齿轮传动的动力特性对后级传动的影响减弱;行星轮系内外啮合结构不对称对齿面冲击、脱啮特性产生轻微影响;行星轮相位差对系统非线性动力特性无影响。     

弧齿锥齿轮传动系统动态特性研究

基于集中质量法建立了弧齿锥齿轮8自由度弯-轴-扭三维空间动力学模型.模型中考虑了啮合刚度的时变性、几何传递误差的非线性、齿轮副间隙及轴承刚度的非线性.利用齿面接触分析与齿面承载接触分析求出几何传递误差与轮齿综合啮合刚度,利用轴承变形理论求出系统非线性支承刚度,使用Runge-Kutta法对传动系统进行动态响应求解,并研究了这些因素对弧齿锥齿轮振动的影响.结果表明:几何传递误差是影响齿轮振动的最主要因素,由啮合刚度变化引起的一系列振动受转速与负载的影响较大.     

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。     

轴承预紧对高速重载行星齿轮传动动态特性影响研究

为分析轴承预紧对高速重载行星齿轮传动系统动态特性的影响,建立高速重载行星齿轮传动动力学模型,考虑轴承预紧因素,分析行星销轴承预紧量对系统支撑刚度、固有频率、内外啮合副动态啮合力的影响。结果表明,行星销轴承预紧可以有效增加行星销支撑刚度;系统的固有频率随预紧先减小后增大,随游隙增大而增大;行星齿轮内外啮合副动态啮合力峰值随预紧增大而减小,随游隙增大而增大。研究结果可为优化高速重载行星齿轮传动的轴承预紧量提供支撑。     

人字齿行星齿轮传动系统振动特性研究

通过对人字齿行星齿轮传动系统多重啮合间相位关系的分析,给出了考虑啮合相位的时变啮合刚度计算公式。考虑误差激励和时变啮合刚度激励,在行星架随动坐标系中建立了人字齿行星齿轮传动系统的平移-扭转耦合动力学模型。针对两组不同啮合相位的行星齿轮传动系统,采用傅里叶级数法求解其动力学模型,得到频域解和时域解,且分析啮合相位对人字齿行星齿轮系统振动特性的影响。     

柔性销轴式风电齿轮箱行星传动均载研究

在分析柔性销轴结构和工作原理的基础上,建立多浮动构件的柔性销轴式风电齿轮箱行星传动动力学模型,综合考虑行星传动时变啮合刚度、时变传递误差,研究柔性销轴刚度和误差对行星传动均载的影响。结果表明,柔性销轴支撑的行星轮具有较好的均载效果,减小销轴刚度能明显降低行星轮偏载载荷,提高均载性能;销轴切向误差对行星轮均载影响敏感,销轴公差设计应以相邻且同向配置为优。在专用齿轮传动试验台上对柔性销轴式风电齿轮箱行星传动进行均载试验研究,验证理论分析结果的有效性。     

行星传动多体齿轮承载接触特性分析

根据行星齿轮功率分流传动的特点,提出多个齿轮接触的齿面加载接触分析方法。考虑了安装误差条件下的齿面准确几何形态,提出行星齿轮齿面几何接触分析(TCA)方法并获得外(内)各齿轮副的相对齿面间隙;通过一次有限元柔度系数计算获得各齿轮的柔度系数,各外(内)齿轮辐接触点的法向柔度系数通过分别插值太阳轮和行星轮(行星轮和齿圈)齿面网格节点的柔度系数并叠加获得;结合齿轮的几何分析与力学分析,将多个齿轮副受力接触转化为求解齿面有限个离散接触点的力学平衡问题,通过数学规划的方法求解非线性方程组得到加载后各齿轮副的齿面变形、啮合刚度、载荷分布、行星轮均载系数。多载荷传动误差和载荷分配进一步反映了行星传动啮合性能,为高性能行星传动齿面的修形设计、动力学分析奠定了理论基础。     

纯电动汽车高速斜齿轮传动振动特性分析

为研究高转速情况下时变啮合刚度和啮合冲击对斜齿轮传动振动特性的影响,以某纯电动汽车高速斜齿轮传动为研究对象,建立了弯-扭-轴动力学模型；采用改进的基于承载接触分析的计算方法获得时变啮合刚度曲线，并计算了啮合冲击时间及啮合冲击力幅值；分析了时变啮合刚度、啮合冲击以及两者综合3种激励条件下高速斜齿轮传动系统的振动特性。结果表明：时变啮合刚度激励下,在过共振区，转速变化对系统振动的影响不显著；啮合冲击激励以及综合激励条件下,系统振动随转速的升高而增大,与啮合冲击激励相比，综合激励下振动加速度增幅较缓。研究结果可为纯电动汽车高速斜齿轮传动的设计和工程应用提供参考依据。     

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.     

封闭行星齿轮传动系统的动态特性研究

建立了封闭行星齿轮传动系统的动力学计算模型，模型中考虑了行星轮和星轮的啮合相位，行星架的弹性变形，轮系的弹性耦合和负载惯性。用数值解法获得了系统在时变啮合刚度、偏心误差和齿频综合误差激励下的动态响应和动载荷系数的频域历程。分析了在星型轮系和行星轮系动力耦合情况下，齿轮系统的动态特性以及行星轮和星轮的载荷分配均匀性。对比了中心轮在不同的输入转速下的浮动轨迹，得出了对封闭行星齿轮传动设计有意义的结论。     

兆瓦级风电齿轮增速箱行星齿轮传动系统动态特性研究

以载荷分流式两级行星加一级平行轴斜齿风电齿轮增速箱为研究对象,考虑外部载荷激励、时变啮合刚度的影响,详细推导并建立包含径向和扭转的系统动力学模型,分析计算系统低速级和中速级中行星轮与内齿圈和太阳轮的动态啮合力。应用龙格—库塔法求解,归纳分析得到各级中心构件径向振动速度和扭转振动角速度变化以及行星轮与内齿圈和太阳轮的动态啮合力时变特点。这为载荷分流式两级行星加一级平行轴斜齿风电齿轮增速箱动态优化设计提供了理论依据。     

考虑齿面接触特性的直齿轮啮合刚度研究

齿轮副啮合刚度的周期性变化是齿轮系统产生振动的主要内部激励,以直齿圆柱齿轮副外啮合模型为研究对象,考虑齿面接触特性对齿轮刚度的影响,建立齿轮副接触分析有限元模型,计算轮齿啮合刚度,讨论了齿轮在发生轴向偏载以及受到不同负载情况下,齿轮啮合刚度变化的情况。针对接触区域应力分布情况,探究啮合刚度的变化原因。讨论刚度变化原因和研究分析发现:在齿轮发生轴向偏载的情况下,随着轴向偏载的增大,齿轮啮合刚度逐渐减小。对啮合齿轮施加不同的负载时,随着负载的增大,齿轮啮合刚度呈线性趋势逐渐增大,增大到一定的情况后,啮合刚度趋于平缓。