变载工况下CST齿轮传动系统的动态特性

为分析可控启动装置(CST)齿轮传动系统在变载工况下的动态响应特性,以重型刮板输送机变载工况为例,建立了齿轮传动系统虚拟样机模型,开展其动力学仿真分析,得到齿轮动态啮合力、行星轮振动响应和轴承动态载荷。结果表明,齿轮啮合力的动态变化与实际齿轮传动的轮齿啮合力变化情况一致;行星轮的动态响应表现了齿轮系统的扭转振动情况;轴承支反力受齿轮啮合力的影响,二者动态变化相同。通过对CST齿轮箱进行变载工况试验,所得齿轮啮合频率与仿真结果相近,验证了模型的正确性,仿真结果可为CST齿轮传动系统的动态性能优化设计提供理论依据。     

基于虚拟样机技术的行星齿轮传动系统分析

利用实体建模软件UG建立了减速器行星齿轮传动系统的虚拟样机,并利用UG与动力学仿真分析软件ADAMS,将虚拟样机导入到ADAMS中建立仿真模型。齿轮啮合中轮齿间除了滚动接触外还存在相应的滑动接触,使轮齿间具有较大的摩擦了,针对传统赫兹理论形成的齿面接触力计算没有考虑齿间摩擦,将摩擦系数引入计算,得到了齿轮之间的接触力曲线变化。应用UG NX的"高级仿真"模块,建立行星轮有限元模型,通过解算器NX NASTRAN对有限元模型进行分析求解,得到行星轮在接触力作用下应变和应力分布情况,再根据设计要求对零件参数进行优化,使行星轮的结构既满足设计要求,又达到体积小和成本低。     

基于虚拟样机技术的行星齿轮传动系统仿真分析

针对典型行星齿轮传动系统,建立其虚拟样机模型,并基于虚拟样机对传动机构进行运动学和动力学仿真分析。基于ADAMS建立了行星齿轮传动系统的虚拟样机模型,对于单排行星齿轮传动机构分为六种工作情况,对于每一种工况进行仿真分析,给定输入可以得到太阳轮与行星轮之间的啮合力和系统输出。在单排行星齿轮传动的基础上,建立三排行星齿轮传动机构的虚拟样机,并进行了仿真分析。通过对行星齿轮传动机构的仿真分析,可以为行星齿轮系统传动的稳定性和可靠性提供参考和依据。     

复合行星轮系均载特性仿真研究

针对复合行星轮系均载特性的问题,以Ravigneaux式复合行星轮系统的典型结构为研究对象,基于ADAMS建立了系统的虚拟样机模型,通过对齿轮动态啮合力进行仿真分析,计算出了各啮合副的均载系数,分析了齿轮偏心误差、负载以及输入转速对于系统均载性能的影响。研究结果表明:增加偏心误差、提高转速会降低系统的均载性能;当行星轮偏心误差呈辐射状对称时,系统的均载性能会得到极大提高;太阳轮s1偏心误差对于系统均载性能的影响较s2偏心误差的影响更为明显;增加负载能提高系统的均载性能。     

基于Adams行星系统动力学仿真及有限元分析

以某微型机械手中JS行星齿轮的传动系统为研究对象,对该行星系统的传动比、各轴角速度、太阳轮与行星轮间啮合力、行星轮与内齿轮间啮合力、啮合频率等进行理论计算,得出该行星系统的运动学及动力学分析的理论值。利用Adams软件对该J S行星传动系统进行运动学和动力学仿真,得出该JS行星系统的运动学和动力学仿真结果。将该JS行星系统理论值与Adams软件仿真值进行对比分析,得出其两者的计算结果误差接近为零,由其误差可知,该虚拟样机模型为可行的。利用Creo Simulate对其进行有限元分析,得出该行星系统中关键零部件的静力学、疲劳和模态结果,根据所得结果判断其零部件强度可靠,进而验证该设计是合理可行。     

微型行星少齿数齿轮减速器设计与动力学分析

以微型行星少齿数齿轮减速器为研究对象,设计了结构传动方案与正确啮合的齿轮参数,计算出理论传动比与输出转速,并利用三维软件Creo建立整个减速器实体模型,基于ADAMS建立了减速器的虚拟样机模型,进行了动力学仿真,仿真得到减速器输出轴转速和传动比,啮合接触作用力时域和频域的参数曲线以及减速器的转动频率,仿真结果与理论值吻合,为微型行星齿轮减速器动态特性研究提供了重要参考。     

多级行星齿轮传动动力学仿真研究

为获得多级行星传动的动力学特性,应用动力学仿真软件ADAMS,建立其动力学模型,对啮合过程进行仿真计算,并与理论结果对比。结果表明,仿真结果与理论结果是一致的,各级行星传动具有相同的动力学特性,其啮合传动时接触力的幅值波动显著,随轮齿的啮入到啮出,具有明显的周期性,并与行星轮的啮合频率相关,接触力频谱中都包含相应的行星轮啮合频率及其2倍频,证明了该模型的准确性以及可行性,为进一步研究多级行星传动的运动特性、有限元分析、优化设计提供了基础数据。     

基于ADAMS的孔销式少齿差行星减速器的设计与仿真分析

以输出机构为孔销式的少齿差行星减速器为研究对象,设计其行星齿轮与内齿轮正确啮合的齿廓参数,同时对啮合力进行了理论推导,并利用三维软件solidworks建立整个减速器实体模型。以ADAMS软件为平台建立虚拟样机模型,进行运动学与动力学仿真。仿真结果得到减速器输出轴转速和传动比,啮合力、接触作用力的时域和频域的参数曲线以及减速器的转动频率。仿真结果与理论值吻合度很高,为减速器动态特性优化提供了理论指导。     

基于虚拟样机技术的齿轮传动系统动态仿真研究

某型复杂齿轮传动系统是履带车辆核心部件之一,为研究不同工况下该齿轮传动系统的动态特性,考虑了液力变矩器的工作特性和啮合齿轮副的时变接触力,利用Creo和RecurDyn软件平台,建立了该系统的虚拟样机仿真模型。选取1挡液力工况对模型进行仿真,分析了启动过程转速、转矩的变化规律,并利用试验值进行了验证。提取并分析了平稳运行状态下变速机构啮合齿轮间接触力的时频域曲线,仿真过程及结果为后续系统状态监测与故障诊断的研究提供了模型和技术支持。     

行星传动系统振动信号数学模型及特征频率分析

在行星传动系统振动信号频谱中,存在类似于定轴齿轮传动系统故障信号的调制边带。为了研究行星齿轮传动系统的振动机理,深入研究行星齿轮啮合过程振动信号的传递特点,通过试验与仿真,分析验证了齿圈固定式行星齿轮箱振动信号受传递路径影响的变化规律,结合行星齿轮啮合过程中啮合力的周期性变化影响,推导了行星齿轮传动系统振动信号数学模型。通过仿真分析了两种不同结构类型行星齿轮传动系统振动信号的频谱特性,并分析了啮合频率周围调制边带产生的原因。最后进行了风电齿轮箱的现场测试,通过分析实测振动信号验证了所建立数学模型计算结果的正确性。     

Dynamic characteristics of a planetary gear system based on contact status of the tooth surface

Studies on the planetary gear have attracted considerable attention because of its advantages, such as compactness, large torque-to-weight ratio, vibrations, and high efficiency, which have resulted in its wide applications in industry, wind turbine, national defense, and aerospace fields. We have established a novel dynamic model of the planetary gear transmission by using Newton’s theory, in which some key factors such as time-variant meshing stiffness, phase relationships, and tooth contact characteristics are considered. The influences of gear axial tipping, operating conditions, and the meshing phase on the contact characteristics and the dynamic characteristics were researched systematically. It was found that the contact area of the tooth surface was moved due to the axial gear tipping, which obviously affected the meshing stiffness. With the increase in the inclination angle of the sun gear, the meshing stiffness decreases, which produces an evident influence on the high natural frequency in the planetary transmission system. In terms of the dynamic characteristics of the system, the component of rotating frequency appeared in the dynamic meshing force of the sun gear and the planetary gear. Moreover, the floating track of the center wheel varied significantly and exhibited an oval distribution as the inclination angle of the sun gear changed. When the inclination angle of the sun gear increased, the rotating frequency component increased significantly, but the other meshing frequency components remained unchanged; meanwhile, the deformation of the floating track also increased. If the inclination angle of the sun gear changes, the vibration state of the system and the collision impact could become more serious, and the lifetime of the planetary transmission system will reduce. Furthermore, when the load was increased, we found that the gear-tooth contact zone transformed from line contact to surface contact, the meshing stiffness increased, the effect of high natural frequency on the planetary transmission system became more evident, but its low-order natural frequency remained stable. With regard to the dynamic characteristics of the system, the components of the major frequency at the external gearing remained unchanged, but the rotation frequency of the sun gear and the meshing frequency amplitude increased linearly with the increase in load. In conclusion, the variation in the meshing stiffness of the planetary gear system had minor impact on the low-order natural frequency, but had a significant impact on the high natural frequency of the planetary transmission system due to the phase variation of the gear.     

时变位姿下行星齿轮传动系统动应力计算模型及其参数影响研究

考虑行星轮系内部非惯性和机体时变位姿外部非惯性的综合影响,推导了任意时变位姿下带有机匣的行星轮系构件运动方程,计入时变啮合刚度、啮合误差、侧隙和啮入冲击,建立了时变位姿下行星齿轮传动系统级动力学模型,并采用精细积分时程法（Precision integration method,PIM）求解得到了动态啮合力序列。根据齿间载荷分配关系进一步得到单齿啮合力序列。最后结合修正Heywood公式与Hertz公式构建了时变位姿下行星齿轮传动系统齿根弯曲动应力和接触动应力计算模型,并研究了机体平飞、滚转和筋斗位姿参数对接触动应力、弯曲动应力的影响规律。结果表明：不同时变位姿参数对弯曲、接触动应力影响显著,且对不同齿轮副影响不同,即加剧了齿轮副间承载不均;筋斗运动角速度对动应力影响比平飞加速度、滚转角速度以及筋斗回转半径对其影响复杂;机匣对动应力影响随加速度增大而增加。研究成果为时变位姿下行星齿轮传动动应力计算与高可靠性设计提供了理论依据。     

基于虚拟样机技术的行星轮系的动力学仿真研究

将行星轮系扭转振动模型与虚拟样机技术结合在一起,建立力学分析模型对行星传动进行动力学仿真,考虑了行星轮系传动过程中的时变啮合刚度和齿侧间隙等因素,可较方便、准确地获得行星轮系在传动过程中的一些动态特性,为行星轮系的优化设计、寿命预测等提供了理论依据.     

基于谐波平衡法的复合行星齿轮传动系统非线性动态特性

为揭示多间隙作用下Ravigneaux型复合行星齿轮传动系统的非线性动力学行为,建立考虑时变啮合刚度、齿侧间隙与综合啮合误差的系统纯扭转强非线性动力学模型。将齿侧间隙非线性函数表达为描述函数的形式,运用谐波平衡法(Harmonic balance method,HBM)将方程组转化为非线性代数方程组,使用逆Broyden秩1法进行迭代求解,得到系统的基频稳态响应。通过改变时变啮合刚度、齿侧间隙与综合啮合误差的大小,分析参数变化对系统非线性动态特性的影响。研究发现,由于齿侧间隙的影响,系统动态特性曲线出现幅值跳跃与多值解等典型非线性特征,系统出现复杂的冲击现象;齿侧间隙、啮合刚度波动与误差波动的耦合使系统的非线性程度得以强化。基于描述函数的HBM法可用于求解更加复杂模型的基频稳态响应,为深入研究复合行星齿轮系统的动态特性提供了一种方法。     

考虑随机制造误差的风力机行星齿轮系统动力学特性

为研究综合传递误差的随机波动对风力发电机齿轮传动系统动力学特性的影响,考虑齿轮时变啮合刚度、综合传递误差等因素,建立风力发电机行星齿轮传动系统纯扭转动力学模型。以随机风速引起的齿轮系统转矩波动作为行星齿轮系统的外部激励,对某1.5 MW风力发电机行星齿轮传动系统的动力学特性进行仿真分析,得到系统各响应量时域内的统计特征和齿轮副间的动态啮合力统计特征。分析表明：行星架、行星轮和太阳轮在扭转方向上的振动特性与外部载荷相关,其振动位移与外部载荷波动有相似变化的趋势;综合传递误差随机分量的离散程度对行星齿轮系统的动态特性和齿轮副间的动态啮合力有较大影响。随着综合传递误差随机分量离散程度的增加,行星架、太阳轮和行星轮在扭转方向上的振动幅值明显增加;综合传递误差随机分量的随机性使齿轮副间动态啮合力产生随机波动,随机分量离散程度越大,动态啮合力波动越明显;当随机分量的离散程度达到某一值时,齿轮啮合过程发生脱离,引发啮合冲击。     

拉维娜行星齿轮机构精确建模及运动分析

介绍了利用Pro／E软件对拉维娜行星齿轮机构进行虚拟装配的方法和步骤,以及采用Pro／Mechanism进行运动学仿真过程,同时详细分析了拉维娜齿轮机构在各个档位的工作情况,通过对输入、输出转速的测定,计算出传动比,与理论值完全吻合。     

内平动齿轮传动装置的参数化建模及干涉检验

为了检验内平动齿轮传动装置齿廓间的干涉,利用Pro/E软件建立了这种传动装置的虚拟样机模型,然后对其进行了运动仿真.建模过程中,在考虑了与其啮合的外齿轮参数以及加工方式的影响的基础上,建立了渐开线非标准内啮合齿轮的参数化模型.结果表明,利用虚拟样机技术,可以更直观地检验少齿差齿轮传动机构中易出现的各种干涉.     

空间轴交角人字行星齿轮系统动态特性研究

空间轴交角直接影响人字行星齿轮齿面的啮合位置和动态特性,通过将空间轴交角分解到轴平面(两齿轮轴线组成的平面)和垂直平面(通过轴线且与轴平面垂直的平面),推导两个平面中轴交角造成的齿面沿啮合线的等效位移,进而分析出轴交角对齿轮啮合刚度的影响。以输入侧为原点,输出侧齿面相互远离时轴交角为正,考虑人字行星齿轮左右扭转柔性的三段式建模,构建出一种新型空间轴交角人字行星齿轮系统动力学模型,并分析行星齿轮轴交角对齿轮动态特性的影响。结果表明：垂直平面轴交角对啮合刚度和动态啮合力的影响大于轴平面轴交角;空间轴交角增大时,内外啮合刚度均明显减小,且内啮合变化程度大于外啮合齿;动态啮合力会随空间轴交角正向增加而在输入侧增大,输出侧减小,负向增加时则相反。研究结果为人字行星齿轮系统的动态性能设计与控制提供理论基础和技术支撑。     

月球车差动平衡机构的建模及仿真

车体平衡机构是摇臂悬架式月球车移动系统的重要组成部分,起到调节摇臂悬架运动和受力,减小主车体因地形变化所受的扰动作用.基于轮系式月球车车体差动平衡机构的结构设计,综合考虑了轮齿啮合刚度、摇臂轴扭转变形及齿轮传动回差的影响,建立了虚拟样机模型,在ADAMS软件环境下进行了动态仿真分析,得出该机构的动态特性,为该机构的改进及其在月球车上的实际应用提供了参考依据.