啮合刚度对人字齿行星传动系统动态载荷特性的影响研究

基于集中参数振动理论,建立了采用双齿联轴器的人字齿行星传动系统动力学模型;引入斜齿轮啮合刚度公式按2 个斜齿刚度并联计算人字齿时变啮合刚度;通过求解系统动力学方程, 获得内外啮合刚度与内外啮合动载系数之间变化关系曲线,进而分析了人字齿啮合刚度对系统动态载荷特性的影响。研究结果表明:不考虑共振的情况下,内外啮合动载系数分别随内外啮合刚度平均分量增加而增大;内外啮合刚度交变分量对内外啮合动载系数影响很小;人字齿轮运转平稳, 振动较小,进行人字齿行星传动系统动载系数计算,在精度要求不太高的情况下,以啮合刚度平均分量表示啮合刚度是可行的。     

基于PRO／E与LS-DYNA的齿轮副动态接触分析

利用PRO／E软件构建了精确啮合齿轮副模型，采用动力学有限元软件ANSYS／LS-DYNA分析了齿轮动态接触问题，并使用LS-PREPOST后处理器观察了LS-DYNA的计算结果．结果表明，计算结果清晰地反映了齿轮在不同啮合位置时齿面的接触应力、齿根应力、应变等的变化情况．该方法克服了二维接触与静态接触分析的缺点与不足，可为三维齿轮动力学接触分析提供新的方法．     

装甲车辆新型变速箱故障诊断研究

基于材料力学理论,给出了含点蚀的轮齿啮合刚度定量描述方法;进而建立了行星齿轮系统故障动力学模型;数值仿真了点蚀对行星齿轮系统啮合刚度与动态响应频谱特性的影响.结果表明:发生齿面点蚀时,啮合刚度会降低,且随故障程度发生变化;点蚀对行星系统动态响应的影响与定轴齿轮系统不同,其故障特征频率比较复杂;故障特征频率可以作为故障定位的依据.     

齿侧间隙对啮合力的动态影响分析

考虑时变啮合刚度,建立了含齿侧间隙的二级齿轮传动系统非线性动力学模型。模拟高频振动激励的复杂工况,建立齿轮传动的Adams模型,研究分析了侧隙和负载偏心量对齿轮啮合力的动态影响,表明在外界非恒定干扰力矩下,侧隙会导致齿轮啮合力的动态变化,减小偏心质量可以抑制啮合力和速度的波动。     

基T-PRO/E与LS-DYNA的齿轮副动态接触分析

利用PRO/E软件构建了精确啮合齿轮副模型,采用动力学有限元软件ANSYS/LS-DYNA分析了齿轮动态接触问题,并使用LS-PREPOST后处理器观察了LS-DYNA的计算结果.结果表明,计算结果清晰地反映了齿轮在不同啮合位置时齿面的接触应力、齿根应力、应变等的变化情况.该方法克服了二维接触与静态接触分析的缺点与不足,可为三维齿轮动力学接触分析提供新的方法.     

考虑齿轮轴变形的斜齿轮接触分析

为分析齿轮轴复杂变形（弯曲变形与扭转变形的耦合）对斜齿轮接触状态的影响,利用有限元方法,研究了齿轮轴变形下斜齿轮传动系统的接触特性。通过有限差分法计算齿轮轴变形量,以及ISO 6336-1标准对齿轮啮合刚度的计算,验证了有限元方法和模型的正确性。通过分析齿轮轴特性,建立了刚性和柔性齿轮轴两种有限元模型。计算结果表明,齿轮轴的变形会影响齿轮齿向载荷分布、接触应力分布、齿根弯曲应力分布,从而引起偏载现象,并且增加了齿轮啮合重合度,降低了齿轮的啮合刚度。为分析齿轮轴复杂变形（弯曲变形与扭转变形的耦合）对斜齿轮接触状态的影响,利用有限元方法,研究了齿轮轴变形下斜齿轮传动系统的接触特性。通过有限差分法计算齿轮轴变形量,以及ISO 6336-1标准对齿轮啮合刚度的计算,验证了有限元方法和模型的正确性。通过分析齿轮轴特性,建立了刚性和柔性齿轮轴两种有限元模型。计算结果表明,齿轮轴的变形会影响齿轮齿向载荷分布、接触应力分布、齿根弯曲应力分布,从而引起偏载现象,并且增加了齿轮啮合重合度,降低了齿轮的啮合刚度。     

行星变速箱振动研究

本文建立了行星变速箱的力学模型,其中考虑了齿轮齿的弹性变形,将齿轮体简化为作平面运动的刚性体。根据此模型,本文导出了简单行星排和多排行星变速箱刚度矩阵标准公式。该模型简单、直观、易于程序实现,为深入研究行星变速箱的动力学特性提供了一个非常有效的方法。     

多工况条件下单级行星传动非线性振动特性研究

建立了多间隙、多时变参数的单级行星传动非线性动力学模型,模型中考虑了齿轮副间隙、时变啮合刚度及其相位差、综合啮合误差以及各行星轮位置相角时变性。根据输入转速、转矩不同,把系统运行条件分成4种典型工况,利用频谱图、动载系数、均载系数分别对系统振动的差异性进行分析。研究表明,不同工作条件下,系统非线性特性表现出不同的变化特点。轻载条件下,转速升高导致的非线性特性变化使系统振动水平的提高远超过了重载时;高速运行时,载荷增大导致的这种变化则使系统振动产生了比低速时更显著的改善。结果表明：非线性特性变化在频谱图上具有明显的分段相似特点,而系统各振动性能参数也体现出与频率特性一致的分段相似性质,为复杂工作条件下的行星传动设计提供了参考。     

新型大重合度齿廓齿轮时变啮合刚度研究

针对内啮合齿轮传动的发展需求,提出了一种可广泛应用于内啮合齿轮的大重合度共轭齿廓,基于能量法计算了新型齿廓齿轮的弹性变形量,在此基础上,对新型大重合度齿廓齿轮进行有限元分析,并与能量法的计算结果进行对比,验证了能量法的有效性.建立了齿轮的法向刚度模型及齿轮副扭转刚度模型,研究结果对新型内啮合齿轮传动的齿廓设计具有借鉴意义,同时为新型内啮合齿轮传动的动力学分析提供了理论基础.     

机械传动系扭振通用模型的研究

该文在分析已有扭振模型的基础上，提出了一种研究动力传动系统扭振的新方法──通 用模型法，它统一了定轴传动与行星传动轮系的模型。文中将任何一种齿轮传动系统定义为一个 多自由度多分支的振动系统，该系统由简单行星排、复合行星排、齿轮啮合对、弹性轴等子系统组 成，并指出任何一个具体的传动系统是由该系统中几个子系统及其耦合所组成，可根据传动系统 的具体结构和参数，调用通用模型程序，利用计算机实现方程自动组装与求解。     

多源动态激励下变速箱箱体结构的动态响应分析

建立了变速箱箱体结构的动态有限元分析模型,对变速箱齿轮传动系统内外部动态激励进行建立了变速箱箱体结构的动态有限元分析模型,对变速箱齿轮传动系统内外部动态激励进行分析和数值模拟,内部激励主要考虑齿轮时变啮合刚度、阻尼和误差,外部激励主要考虑发动机转矩波动、轴承时变刚度和阻尼;并对齿轮传动系统进行刚柔耦合多体动力学仿真分析,得到箱体各轴承座处的动态力,在此基础上利用模态叠加法对箱体结构进行了动态响应求解,并结合箱体的约束模态分析结果,在时域和频域上对箱体的动态响应特性进行了分析,结果表明：箱体结构设计比较保守,变速箱在使用中各响应幅值不大,不会引起共振能满足使用要求。     

考虑轮辐刚度和齿廓修形的渐开线直齿轮动载荷研究

为解决高速重载车辆渐开线直齿轮功率密度低和振动载荷大问题,开展轮辐刚度和齿廓修形对齿轮动载荷影响规律研究。考虑轮辐刚度、齿廓修形和齿轮实际运动状态,结合解析法建立了齿轮啮合刚度模型,将该模型与10自由度横-扭-摆耦合非线性动力学模型进行耦合计算。结果表明：随着转速增加,齿轮动载荷均呈驼峰状变化,多数转速下薄壁轮缘齿轮动载荷较大,其中,动态啮合力第2阶和第6阶啮频对应的幅值明显增加;随着转矩增加,齿轮动载荷总体均呈抛物线减小,但薄壁轮缘齿轮存在局部峰值;随着修形量增加,齿轮动载荷均呈U形变化;存在最优修形量使动载荷达到最小,当修形量超过最优值时薄壁轮缘齿轮动载荷变化平缓;当修形量超过某临界值时修形齿轮动载荷大于无修形齿轮,且薄壁轮缘齿轮临界修形量较大;短修形齿轮动载荷总体均呈U形变化,长修形齿轮动载荷急剧减小,说明长修形可更有效地减弱齿轮振动。     

轮齿啮合综合刚度的计算方法研究

在齿轮系统的动力学分析中,轮齿啮合刚度是轮齿接触分析、变形分析和系统刚度计算的关键影响因素之一.以直齿圆柱齿轮为例,分别运用3种轮齿刚度的计算方法:国家标准计算、数值计算和有限元法,进行轮齿啮合刚度的计算,结果表明:数值计算方法较之国标计算方法更为准确和实用,且可以得到轮齿刚度的变化曲线.     

齿轮轮齿三维动力接触有限元分析

介绍了几何参数化建模和动力接触有限元仿真技术在齿轮应力分析中的应用,为齿轮轮齿的有限元仿真分析提供了通用、简便的一般方法,并对一对齿轮轮齿啮合过程进行了应力分析,给出了应用实例.     

齿轮传动系统固有特性和动态响应分析

在综合考虑刚度激励、误差激励耦合作用的基础上,首先利用Romax软件建立齿轮传动系统动力学模型,然后采用Romax软件的动态分析模块对齿轮系统进行了固有特性和动态响应分析,得出了齿轮系统的固有模态振型和在耦合激励作用下的动态响应结果,结果表明:齿轮系统在某一频率下出现了共振现象.     

齿轮裂纹对啮合刚度的影响分析

通过对三维轮齿接触有限元分析,建立了正常和齿根与分度圆处不同裂纹故障的直齿圆柱齿轮三维实体有限元模型;通过对其啮合接触分析,求得不同状态下齿轮整个啮合过程的轮齿啮合综合刚度.分析结果表明:齿根裂纹对啮合刚度的影响要大于分度圆裂纹的影响.这对分析裂纹故障对齿轮啮合刚度的影响具有一定的指导作用.     

行星轮安装孔周向位置误差对行星轮系振动特性的影响研究

行星轮安装孔周向位置误差是行星轮系制造加工过程中的一种常见误差,该误差会导致行星轮系轮齿间的啮合线长度和啮合相位发生变化,使行星轮系出现异常振动、噪声和载荷分布不均等问题,加速行星轮系轮齿的失效。针对行星轮安装孔周向位置误差激励机理不明问题,提出一种包含行星轮安装孔周向位置误差的行星轮系动力学建模方法。利用该方法推导行星轮安装孔周向位置误差与行星轮系轮齿啮合线位置、压力角和位置角之间的映射关系,及其对轮齿接触线长度和啮合相位影响特性,获得行星轮安装孔周向位置误差影响下的行星轮系动态响应。仿真结果表明：行星轮安装孔周向位置误差直接导致行星轮系齿轮刚度相位和幅值发生变化,行星轮系均载特性变差,动态传递误差和振动位移变大,且振动位移出现明显的调制线性。通过行星轮安装孔周向位置误差模拟实验验证了所提理论方法和计算结果的正确性。     

双列角接触球轴承动刚度特性分析

为研究双列角接触球轴承动刚度特性,在双列角接触球轴承动力学分析基础上,建立双列角接触球轴承动刚度仿真分析模型。采用精细积分法和预估-校正Adams-Bashforth-Moulton多步法相结合的算法对双列角接触球轴承动刚度模型进行求解,分析轴承结构参数和工况参数对轴承动刚度的影响。分析结果表明：沟曲率半径系数对轴承动刚度影响较小,随着内、外沟曲率半径系数的增加,径向刚度略有增大,轴向刚度和角刚度相对减小;增加钢球数有利于提高轴承动刚度;轴向预紧量较大时轴承动刚度较高,但过大的轴向预紧会使轴承寿命降低,应合理确定轴向预紧量;随转速的增大,轴承动刚度先减小后增大,且转速较低时可近似以接触刚度代替轴承动刚度,转速较高时应综合接触刚度和油膜刚度求得轴承动刚度;外载荷对轴承动刚度有较大影响,加大径向载荷和轴向载荷有利于提高轴承动刚度,随着力矩载荷的增大,轴承动刚度变化较为复杂,但整体上,呈现先减小后增大的趋势。