某电动机构齿轮副静态接触与动力学仿真

某电动机构在工作过程中发现齿轮传动中心距超差并发生齿轮副传动失效故障,需要分析中心距超差对齿轮传动失效的影响.传统赫兹理论的推导存在许多假设,存在一定局限性.为了获得更加准确的结果,对故障齿轮副进行了有限元静态接触分析和动力学仿真分析.通过有限元静态接触分析获得了某电动机构故障齿轮副啮合过程中的齿面接触力与等效应力情况,通过动力学仿真获得了不同中心距条件下齿轮副传动过程中的角速度、角加速度及接触力的动态过程.结果表明,中心距的超差使输出转速的波动明显增大,使角加速度的峰值增大并引起了高频振动,同时使最大齿面接触应力增大,进而导致了某电动机构齿轮副的失效.     

双圆弧齿轮传动系统失油润滑瞬态热分析

双圆弧齿轮传动系统失油润滑后的生存能力依赖于瞬态温度场分布和系统摩擦副热变形量.建立了双圆弧齿轮传动系统在失油润滑条件下的热源、热阻、对流换热系数计算模型,模型考虑了辐射换热效应以及传动系统热物性参数的非线性特征.基于稳态温度场分析结果,结合传热学、摩擦学、齿轮啮合原理以及热变形理论,利用所建模型计算了在失油润滑条件下双圆弧齿轮传动系统的瞬态温度场、摩擦副的热变形.根据计算结果确定传动系统中的危险零部件,为其生存能力的预测提供依据.     

电磁齿轮控制系统建模及其仿真

研究传动装置问题,电磁齿轮通过安装在轴承上的一对通电线圈产生的磁场来传递动力。输出负载的变化需通过调整输入电流的大小来实时整定。为了能够实时根据负载变化快速调整输入电流的大小以适应输出的变化,为使传动力稳定,不受噪声干扰,利用建立电磁齿轮传动的动力学模型,在构建以电流为输入、总阻转矩为输出的传递函数,采用电磁齿轮传动系统的零极点配置自校正控制算法,设计了相应的控制器,并在MATLAB的Simulink环境下进行了动态仿真。仿真结果表明,系统能够根据负载的变化实时地调整相应输入,对干扰和参数变化的适应性,保证了系统运动控制的快速性、准确性和稳定性,使电磁齿轮控制系统取得了较好的综合控制性能。     

虚拟样机技术在汽车变速箱设计中的应用

该文在介绍机械系统动态仿真理论基础，分析机械系统动力学分析软件ADAMS／Engine模块中齿轮传动的算法原理和参数化建模方法基础上，采用虚拟样机的方法对某型号汽车六档变速箱进行仿真分析。在Pro／Engineer中建立了汽车变速箱的三维模型，结合ACF方法在ADAMS／View中实现了换档变速过程的运动仿真，在ADAMS／Engine模块中建立变速箱传动齿轮的参数化动力学模型，并对第五档斜齿圆柱齿轮的传动进行了动力学仿真分析。在模型输入端输入转矩作为动力，在输出端施加各种模拟载荷，仿真后得到了与实验基本一致的动力响应曲线。该文为齿轮和轴的强度校核、机构优化及噪声控制提供了依据，为改进和优化变速箱提供了有效的实验方法。     

含间隙齿轮传动系统的非线性动力学特性的研究

含间隙齿轮传动系统存在着丰富的非线性动力学行为,建立了两自由度齿轮传动系统的动力学模型,首先利用数值方法分析了齿轮传动系统的分岔和混沌动力学行为,然后将非光滑的间隙函数用光滑函数拟合,通过对系统进行多尺度摄动分析和计算,得到间隙函数拟合后的齿轮传动系统的非线性动力学现象,并与无拟合非光滑系统的数值结果进行比较分析,为含间隙齿轮传动系统的研究奠定了基础.     

面向变高度连续台阶的双足欠驱动步行稳定控制

针对欠驱动双足机器人在已知变高度台阶上的稳定控制,提出了一种基于自适应前馈算法的稳定步行控制策略．首先,考虑地面变形,将地面等效为“弹簧-阻尼”系统,并建立“机器人-台阶”耦合动力学模型．其次,将“机器人-台阶”这一“多输入-多输出”模型简化为由质心位移和速度构成的“单输入-单输出”模型．然后,使用变坡度斜坡等效变高度台阶,根据台阶高度确定等效斜坡倾角和机器人理想步长;同时引入自适应控制系数,并根据等效斜坡倾角调整该控制系数,实现质心对参考速度的跟踪．最后,在台阶高度变化小于0.032 m的环境中进行数值仿真试验,验证控制策略的有效性．仿真结果表明：本文提出的控制策略可以实现已知变高度台阶上的稳定步行．     

多级平行轴齿轮传动系统动力学仿真

为分析多级平行轴齿轮传动系统内部难以直接测量的振动信号,建立了4级齿轮传动系统非线性动力学46自由度仿真模型,并基于势能法对时变啮合刚度进行精确求解,采用4阶Runge-Kutta法对集中参数模型进行Matlab编程,进而分析时变啮合刚度对模型响应结果的影响.基于分析结果,探究了引起多级平行轴齿轮传动系统振动的重要原因.同时,通过模型振动时域响应及频谱分析,发现各级传动齿轮之间存在耦合振动现象,能够为实际多级平行轴齿轮传动系统健康监测与故障诊断提供理论支撑与科学指导.     

基于双螺旋副传动的七功能液压机械手肘关节

通过对双螺旋传动内、外螺旋副旋向的同向和反向布置的分析和比较,建立双螺旋传动的运动学和动力学关系,并且针对不同的内外螺旋布置和导程关系,选用不同的轴向力补偿方式.研究分析表明,内外螺旋副的反向布置方式比同向布置方式具有更大的输出转角活塞位移比,而内外螺旋的螺旋副同向布置比反向布置方式具有更大的输出扭矩;对双螺旋传动摆动油缸的轴向力进行补偿能够保证输入压力和输出扭矩的线性关系,提高传动效率.利用内外螺旋副反向布置的双螺旋摆动油缸模型分别建立了具有轴向力补偿功能和不带轴向力补偿的两种水下液压机械手肘关节.通过两种机械手肘关节的传动实验,验证了内外螺旋副的反向布置方式的运动学和动力学关系.对两种机械手肘关节的输出扭矩的比较表明,具有轴向力补偿的双螺旋摆动油缸比未进行轴向力补偿的双螺旋摆动缸具有更好的传动特性.     

基于机器符号的行星齿轮耦合驱动系统仿真

为研究行星齿轮耦合驱动系统的动力学特性,基于MapleSim对该系统进行动力学仿真分析.在MapleSim中建立行星齿轮系统模型,基于机器符号推导出系统动力学方程.在考虑时变啮合刚度的条件下计算齿轮啮合的动载荷因数,得到在单输入和双输入时系统的动载荷历程.结果表明利用机器符号可以快速得到正确的动力学方程,使得系统动力学特性研究更加容易.     

直升机尾传动轴系的非线性刚度参数辨识方法

提出了基于测试数据来识别尾传动轴系非线性刚度参数的方法。首先,对尾传动轴系进行低幅值激励下的模态测试,并建立尾传动轴系的简化模型,与试验结果对比验证模型的准确性。然后,对尾传动轴系开展不同激励水平下的步进正弦扫频测试,基于测试频响函数得到固有频率随位移幅值的变化关系。对建立的尾传动轴系简化模型进行有限元迭代计算,可以识别出固有频率随等效刚度的变化关系。最终建立起尾传动轴系等效刚度与位移幅值的关系,识别出尾传动轴系的非线性刚度参数。     

相交轴转子系统当量化建模与扭振响应分析

齿轮联结的相交轴转子系统具有转子不同体、不同速、不同轴线等结构特点,使其动力学建模异于常规转子系统,论文采用当量化建模方法,将相交轴转子系统转化为同转速、同轴线的转子系统并建立动力学模型,通过与已有研究对比验证了文中基于DyRoBeS当量化建模方法的有效性.以相交轴齿轮联结转子系统典型结构——某型直升机尾传动系统为研究对象,建立了当量化转子系统动力学模型,分析了系统各阶扭振临界转速及其组成、联结齿轮啮合刚度对扭振的影响、联结齿轮转动惯量对系统临界转速的影响,结果表明:传动系统第1、2阶临界转速为派生临界转速,其余8阶均源于各组成轴;中、尾减啮合刚度值与扭振的各阶共振峰值存在映射关系,部分啮合刚度值会激发共振极大值,应尽量避免;中、尾减啮合刚度变化会引发系统临界转速的变化,尤其是第1、2阶临界转速;不同阶临界转速对各个联结齿轮转动惯量的敏感性亦不同.论文从转子动力学角度研究了齿轮联结的相交轴转子系统的动力学特性,可为此类转子系统的结构优化设计及运行维护提供理论依据.     

新型32挡自动变速器建模及加速性能仿真分析

为了提高车辆燃油经济性和发动机功率利用率,创新性设计了一种具有32挡位的双态逻辑自动变速器。基于MATLAB/Simulink仿真平台,搭建了新型双内啮合行星排和高效多锥形摩擦片通用仿真模块,并在此基础上建立双态逻辑自动变速器的动态模型,通过整车动力性仿真分析验证了模型的正确性。针对双态逻辑自动变速器挡位数量多的特点,为了得到最优加速特性,在所建立仿真模型基础上,研究以不同挡位起步以及跳跃不同挡位对车辆加速性能的影响。结果表明:以起步时刻车辆获得最大加速度来确定起步挡位,以当前挡位与目标挡位阶比不大于发动机转速自适应系数来确定跳挡策略。     

基于接触有限元法的齿轮多齿时变啮合刚度数值分析

针对传统齿轮刚度计算中,无法准确考虑齿轮啮合时由接触和惯性因素引起变形的问题,采用接触有限元法计算齿轮的多齿时变啮合刚度,并将计算结果分别与石川法和改进石川法的计算结果进行比较.在计算中采用参考单元辅助解决动态分析时无法提取各子步接触变形的问题.结果表明,接触有限元法与石川法的计算结果较吻合,最大值相差12.4%;与考虑轮体变形的改进石川法相比更加吻合,最大值相差10.2%;该方法计算的刚度曲线反映出由接触变形而导致齿轮实际重合度小于理论重合度的现象,计算结果较石川法和改进石川法更能反映真实情况。     

基于APDL的齿轮数值仿真系统的开发及应用

CAD／CAE是一门非常重要的计算机工程应用技术之一。该文利用ANSYS软件的二次开发语言——APDL开发了圆柱齿轮数值模拟仿真专用系统。系统操作界面简单,用户直接点击窗口上相应按钮即可方便直观地实现齿铃参数化模型的建立、网格划分、有限元强度计算及结果云图查看。该系统可以让工程技术人员快捷地对结构相同,尺寸相似的圆柱齿轮系列产品进行计算机辅助设计和有限元分析,具有很好的工程实际应用价值。     

Geometrical analysis and design of a motion transmitting element for mobile vehicles

The range of speed or torque of motors is limited to some degree. Industrial vehicles working in factories are required to output a large force when they carry loads, and also to move with high velocity when they move to their destination. However, it is impossible to realize both those requirements if a conventional reduction device is used. Velocity variation devices using gears are widely used to change the velocity ratio between the input and output shafts. However, the motion transmission from the input shaft to the output shaft is interrupted during the velocity ratio variation process. In order to solve this problem, a velocity variation method that can transmit motion continuously is proposed, in which a motion transmitting element is used. In this report, a motion transmitting element using the geometrical analysis method is proposed, a method of expressing the curve using dispersed points is proposed, and a method of calculating the inclination and the distances along the curve is developed. Based on the proposed methods, the geometrical form of the transmitting element is analyzed.     

Research on the velocity variation method for precise motion transmission

A wide range of speed or torque is required for some types of robot. It is possible for the motors to realize a small range of speed or torque, but the range is limited to some degree because of the size, weight, and cost of motors. Therefore, it is impossible to realize all requirements if a reduction device with a ratio is used. Velocity variation devices using gears are widely used in industrial fields. However, the motion transmission from the input shaft to the output shaft is interrupted during the period when the velocity ratio varies. In order to solve this problem, we propose a velocity ratio variation method that can transmit motion continuously during the period when the velocity ratio is changing. The process of changing the velocity ratio in the proposed method is described, and an experimental device that can change the velocity ratio is constructed. The experimental results show that the proposed device can transmit motion between the input shaft and the output shaft continuously while the velocity ratio is changing, and thus confirm that the proposed method is effective in realizing constant motion transmission.     

燃料电池轿车变速器齿轮接触 应力分析及疲劳寿命计算

为有效分析燃料电池轿车变速器齿轮接触应力以及更精确地计算齿轮的疲劳寿命,满足齿轮的使用要求,建立齿轮三维模型,应用有限元方法结合变速器实际载荷谱对齿轮接触应力进行仿真计算.根据计算结果,应用齿轮有限寿命设计理论对齿轮疲劳寿命进行计算,得到齿轮的接触应力和疲劳寿命.该方法可以为燃料电池变速器齿轮接触应力分析和疲劳寿命计算提供参考.     

齿轮齿根应力和轮齿变形的三维整轮仿真

使用高性能并行计算机和ANSYS有限元软件,通过精确产生齿根过渡曲线和齿轮三维实体模型,建立可靠的高精度的有限元网格模型和计算模型.使用三维20节点等参单元计算,仿真一个真实齿轮整体模型的三维齿根应力和轮齿变形.二维模型和三维等效模型的仿真计算误差和可靠性对比表明,该方法可为计算齿根应力和轮齿变形提供参考.     

盘轴系统配合松动的振动特性研究

在采用过盈配合的大型盘轴转动机构中,由于转轴的输入转速太大,可能会导致盘与轴之间出现配合松动,影响系统振动特性.为了研究此系统的振动特性,建立了一个盘轴系统的动力学模型,模型的接触法向力、接触应力有两个线性阶段.通过仿真发现轴的输入转速大于某个转速后,盘轴系统的振动会在第一个线性阶段发散,到第二个线性阶段收敛,从而导致盘、轴的转速差,系统振动变成两个不同频率振动的叠加.第二线性阶段代表盘、轴出现间隙,表明此时出现松动.