考虑齿轮腹板柔性的齿轮-转子横向振动特征研究

航空用齿轮具有结构轻量化和低刚性的特点,在齿轮副内部激励作用下容易发生横向振动,研究航空齿轮横向振动固有特性对航空齿轮设计十分必要。考虑齿轮腹板柔性、轴承刚度、齿轮轮齿啮合柔性,利用转子动力学有限元软件Samcef建立齿轮-转子有限元模型,计算出高速齿轮转子系统的固有频率、振型以及临界转速。基于Timoshenko节点动力学模型,计算出高速齿轮转子系统的固有频率、振型以及临界转速。两种模型计算出的齿轮-转子系统固有特性进行对比表明:考虑齿轮腹板柔性的Samcef有限元方法,可以得到齿轮-转子系统齿轮横向振动的频率值及振型,没有考虑齿轮柔性的Timoshenko梁单元方法,不能得到齿轮横向振动的频率值及振型。     

不同转速下齿轮动力学与油膜润滑耦合研究

为探究齿轮振动时油膜的动态特性,考虑齿轮时变啮合刚度的激励作用,基于动力学理论,建立齿轮系统动力学模型,分析齿轮系统的弹流润滑特性;同时,基于弹流润滑数值解,建立油膜的刚度模型,进行不同转速下齿轮动力学与油膜润滑的耦合研究。研究表明:基于动力学模型进行弹流润滑的求解时,油膜厚度表现出一定的动态特性,且不同齿轮转速下的振幅和振动频率不同;随着齿轮转速的增大,油膜的刚度减小,对于高速重载的齿轮系统,油膜润滑对其振动特性有较大的影响,应当将齿轮振动与油膜润滑视为整体进行研究。     

高速列车齿轮传动系统黏滑振动特性分析

为了分析黏滑振动时高速列车齿轮传动系统的扭转振动,考虑高速列车齿轮系统的时变啮合刚度和齿轮啮合误差,建立高速列车齿轮传动参数振动模型,分析了轮轨蠕滑率变化引起的齿轮传动系统扭转自激振动特性。结果表明,时变啮合刚度是齿轮传动系统发生谐波振动的主要原因,当蠕滑率超过最佳蠕滑率时,传动系统发生自激振动,系统响应出现稳定的极限环运动,自激振动不会改变系统振动主频,但使参数谐波振动更加明显,从而导致系统振动更为剧烈。     

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。     

钢/塑齿轮组合行星传动的振动特性

为了深入了解钢质行星齿轮传动系统引入塑料齿轮后的振动特性,建立钢/塑齿轮组合行星传动的动力学分析模型和试验模型,对SNS、SSS、SSN和NSS四种钢/塑齿轮组合行星传动的振动特性进行理论分析与试验研究,分析组合方式对行星传动振动特性的影响。数值仿真与试验研究结果表明:塑料齿轮的引入对行星齿轮传动的振动特性影响很大,显著地减小了太阳轮与行星轮和内齿圈与行星轮的啮合动载荷;有效地抑制了行星齿轮传动的齿轮啮合频带振动和高频带振动;组合方式对行星齿轮传动的振动特性影响显著,合理地采用钢/塑齿轮组合行星传动结构可以极大地降低啮合动载荷,从而有效地抑制传动系统的振动和噪声。     

基于齿背接触刚度的高速斜齿轮瞬态振动特性

为了分析基于齿背接触刚度的高速斜齿轮瞬态振动放大特性,针对高转速瞬态工况下斜齿轮齿面啮合-脱啮-齿背接触的齿面实际承载接触状态,建立了同时考虑啮合时间与齿面振动位移耦合机理的斜齿轮动态啮合刚度。在细化考虑齿背啮合机理、基于齿背实际啮合刚度的模型基础上,进一步建立斜齿轮啮合型瞬态振动模型,并在此基础上展开不同齿侧间隙以及齿背接触对系统瞬态振动特性影响分析研究。搭建封闭功率流式斜齿轮瞬态扭转振动测试试验台,对基于齿背接触刚度的斜齿轮瞬态振动特性进行了验证。该研究具有较好的理论研究意义,有利于斜齿轮传动系统在航空传动、新能源传动系统上的应用推广,进一步提升高转速齿轮系统的瞬态振动噪声品质。     

多平行轴齿轮耦合转子系统的振动响应

以一个两对斜齿轮耦合的三平行轴转子系统膨胀机子系统为研究对象,建立了斜齿轮啮合副动力学模型和转子系统有限元模型,考虑了齿轮啮合刚度、方位角、啮合角、螺旋角以及主动轴转动方向的影响,推导出齿轮啮合刚度矩阵。基于模态叠加法,对弯-扭耦合转子系统膨胀机子系统进行了固有特性分析和瞬态方式的不平衡响应分析,得到齿轮啮合前、后系统加载处的不平衡响应变化曲线。研究表明,齿轮间的耦合使系统之间的振动强烈,系统可能会在某个非固有频率处不平衡响应进行积累叠加,出现最大振动的现象,同时识别出共振峰的产生机理。齿轮耦合对转子系统动力学特性产生了很大的影响,使系统振型表现为耦合振型,必须以耦合的方式分析系统的振动特性,为防止系统发生大的振动提供依据,对齿轮系统的设计和故障分析具有指导意义。     

齿轮系统耦合振动的理论分析与试验研究

利用机械振动理论、动力分析有限元法,结合齿轮啮合理论,配合有关试验手段,研究斜齿轮系统耦合振动的动力学建模问题,同时进行结合部参数识别。对齿轮—传动轴—箱体系统在耦合振动条件下的动力学特性进行全面分析,为齿轮的动态特性优化提供理论基础。     

二级分流式双圆弧齿轮减速箱的振动特性研究

介绍了目前在我国油田应用最广的５３ｋＮ．ｍ二级分流式双圆弧齿轮减速箱振动特性分析中，振动分析模型的建立、振动方程的求解、减速箱的基本振动特性等问题。获得了两级分流式双圆弧齿轮减速箱在对称激励下的响应也是对称的；低速级齿轮的啮合状况是影响减速箱动特性的主要因素，高速级齿轮的啮合状况只影响高速轴及高速轴上齿轮的振动；轴承处的振动和与其相邻齿轮的横向振动一致性较好等结论。     

电动汽车高速齿轮的振动噪声分析方法研究

在研究了传递误差的计算优化和频谱特性基础上,利用系统传动误差频谱特性及其激励下强迫振动的频率特性,巧妙地将齿轮多自由度振动模型简化为双质量振动模型,得到了齿轮传动误差激励下齿轮振动的解析解;建立了齿轮系统的质量、刚度、传动误差频谱与齿轮振动频谱的函数关系,得到了齿轮振幅、轮齿振动作用力、对轴承与箱体的振动作用力等关键的振动评价参数;并分析了质量、刚度和传递误差频谱对振动的影响。这对电动车减变速器的NVH(振动、噪声、声振粗糙度)问题的分析与解决提供了明确、可靠的方法。     

从动轴粘滞阻尼器安装对齿轮轴系减振的实验研究

针对齿轮箱较为复杂的振动与噪声问题,对齿轮轴系振动特性及粘滞阻尼器的减振特性进行了研究,并提出了一种新型粘滞阻尼器用于控制齿轮轴系的振动。该粘滞阻尼器通过轴承与齿轮轴连接实施了齿轮轴系振动能量的消耗,从而达到了减振的目的。搭建了粘滞阻尼器—齿轮减速箱实验台,对粘滞阻尼器作用于输出轴时对齿轮轴系统减振特性进行了实验研究。研究结果表明,该粘滞阻尼器能有效抑制齿轮轴系的振动的各频率成分,减振幅度主动轴和从动轴分别高达55.4%和65.2%,从而可保证齿轮轴系稳定运行。     

斜齿圆柱齿轮传动系统动力学模型及动特性试验研究

以一个带有原动机、工作机的斜齿轮传动系统为研究对象,同时考虑了电动机转子、各联轴器、斜齿轮副及发电机(工作机)转子等影响因素,并且引入了齿轮啮合传动时的变形协调条件,建立了一个多质量系统的动力学模型,研究了在各种不同条件下系统扭转振动、横向振动以及两者的耦合振动,并采用四阶Runge—Kutta法进行求解,得到了几个关于齿轮动力特性的影响规律,同时通过动特性试验对所建模型进行了验证。     

基于ADAMS的主减速器齿轮压力角优化研究

针对某微车高速空挡滑行工况下主减速器振动异响大的问题,以主减速器准双曲面齿轮压力角为研究对象。建立了齿轮系统扭转振动动力学模型,改变UG模型中轮齿两侧压力角,导入到ADAMS后对比分析该工况下不同压力角时齿轮系统的动态特性,得出被动轮轮齿凸面压力角减小1°、同时凹面压力角增大1°时可改善主减速器齿轮系统啮合振动性能。最后采用试验验证了仿真分析的正确性,可应用于主减速器齿轮的设计和制造。     

高速齿轮齿部修形技术研究

分析了高速齿轮传动的特点和齿部修形原因,进一步研究了直,斜齿高速齿轮齿部（齿形与齿向）修形的设计原则与计算修形量的经验公式。经生产实践验证,齿部修形有利于解决高速齿轮传动的振动和噪声问题,研究结论具有普遍的指导意义。     

高速齿轮试验台的动态仿真

研究了机械封闭式高速齿轮试验台的扭转振动系统的动态响应，建立了该系统的动力学模型和数学模型，编制了相应的系统仿真程序，获得了不同速度下两种试验台试验齿轮和陪试齿轮的动载荷系的仿真曲线。     

齿轮系统拍击振动中的高速碰撞和低速接触

针对以往研究齿轮系统拍击振动方法存在的不足，提出了齿轮系统拍击振动中高速碰撞和低速接触的概念。在分析计算基础上给出了区别高速碰撞和低速接触的判断标准，并提出了分析齿轮系统拍击振动的新方法。利用所提出的新方法研究发现，齿轮系统的拍击振动存在3种不同类型，即无回弹的时而啮合时而脱啮拍击振动状态、有回弹的时而啮合时而脱啮拍击振动状态以及完全的脱啮拍击振动状态，而不同类型的拍击状态在振动强度上有很大的区别。     

高速动车组齿轮传动系统振动特性

齿轮传动系统是高速动车组传递动力的关键结构,对车辆运行安全性和结构振动及其受载特性有重要影响,研究高速列车传动系统的动力学性能对提升高速动车组技术、提高车辆系统稳定性和安全性等具有重要意义。采用有限元法、自由度缩减理论以及多体动力学理论,建立了包含齿轮传动系统振动的国内某型高速动车组刚柔耦合系统动力学模型。模型中,车体和轮对处理为刚体,构架和齿轮副处理为弹性体。在验证模型齿轮副啮合特性基础上,研究了多种工况下传动系统的动力学性能及其与车辆系统主要部件之间的动态相互作用,获得了传动系统载荷及其对车辆系统主要部件振动的影响特性。结果表明,轨道激扰和车辆运行速度对传动系统振动有明显影响,传动系统振动对构架、齿轮箱以及电动机振动等有一定的影响。建立的高速车辆-传动系统耦合振动模型,突破了传统轨道车辆动力学模型模式,对深入研究高速动车组传动系统振动特性具有重要作用。     

不同自由度耦合斜齿轮转子系统的振动特性

以一个两对斜齿轮耦合的三平行轴转子系统为研究对象,考虑静态传递误差和齿轮几何偏心等因素的影响,建立了全自由度通用齿轮啮合动力学模型。将其与转子系统有限元模型进行耦合,建立了平行轴系齿轮转子系统有限元模型。转子系统采用梁单元模拟,齿轮之间的啮合通过啮合刚度矩阵和阻尼矩阵模拟,并分析了不同自由度耦合下系统的固有特性和振动响应特性。研究结果表明,考虑弯扭耦合和弯扭轴摆耦合会产生较多的弯扭耦合频率,响应计算结果出现的峰值点均对应系统的固有频率,而考虑弯扭轴摆耦合可以更好地表征系统的不同自由度的耦合振动情况。此研究结果可为齿轮耦合转子系统设计提供参考。     

新型IDG不同阻尼液黏度控制齿轮轴系振动噪声的试验研究

开发设计了一种新型整体式阻尼齿轮（Integral Damping Gear,IDG）,研究IDG不同阻尼液黏度对齿轮传动系统减振降噪特性的影响规律。建立了IDG减振力学模型,分析了IDG控制齿轮系统振动的有效性;搭建一级直齿圆柱齿轮传动系统试验台,对普通圆柱直齿轮系统和不同阻尼液黏度的IDG系统支承处的振动进行了对比。结果表明,IDG能够有效控制齿轮传动轴系的振动;在本试验所用的阻尼液黏度范围内,随着IDG所用阻尼液黏度的增大,齿轮轴系的振动逐渐减小,最大黏度下的IDG平均减振幅度大于50%;同时,IDG能够有效降低齿轮系统的噪声,最大黏度下能够降低7.6 dB(A)的噪声,进一步说明IDG具有优良的减振降噪特性,可保证齿轮传动系统的平稳运行。研究为齿轮系统的减振降噪提供了一种新思路。     

考虑时变摩擦系数的微线段齿轮系统动态特性分析

结合微线段齿轮的啮合特性,将其啮合过程离散化,建立了微线段齿轮6自由度啮合耦合动力学模型,模型中考虑了时变摩擦系数、时变的基圆和压力角等非线性因素。采用数值积分法研究对比了渐开线齿轮和微线段齿轮在不同工况下的动力学响应,结合频谱图和分岔图分析了参数对微线段齿轮横向振动的影响以及摩擦系数对系统稳定性的影响,并通过试验对比微线段齿轮与渐开线齿轮在实际运转过程中的振动情况。结果表明,微线段齿轮相比渐开线齿轮振动更小,系统稳定性更好,在中高速重载下优势尤为明显。摩擦系数对于微线段齿轮的振幅影响较小,但是增大摩擦系数会使系统提前结束混沌响应。微线段齿轮箱在实际运转过程中的误差和振动更小,性能更好。