基于ADAMS的双输入行星减速器刚柔耦合动力学分析

针对某航天飞行器舵机的要求,设计出双输入行星减速器,并在三维建模软件中建立模型。在动力学仿真软件ADAMS中分别进行多刚体和刚柔耦合的动力学仿真,得到行星齿轮的啮合力周期性变化,其频谱与旋转频率和啮合频率有关,与理论分析结果接近,证明了仿真的准确性和可行性。结果表明刚柔耦合的动力学仿真结果啮合冲击和振动较小,更具有实际意义,可为齿轮的减振降噪提供参考。运用相位调谐理论能使各行星轮受力均匀、振动减小,为减速器的优化设计提供了理论基础。     

行星齿轮传动系统刚柔耦合建模及故障特性仿真研究

针对某型坦克行星变速箱的K3行星排,为了研究故障齿轮对行星传动系统的动态特性影响,运用SolidWorks、Adams及ANSYS软件,建立其刚柔耦合动力学模型并进行联合仿真分析,验证了刚柔耦合模型相对于纯刚体模型在时域、频域上的振动响应;通过分析危险节点应力变化曲线,得到应力极大值时刻等效应力分布云图;阐明了轮齿剥落故障产生原因并模拟故障运行,与正常状态下的接触力、加速度仿真信号对比分析,得到了轮齿剥落故障的时域、频域响应特征。仿真结果可为行星变速箱的故障机理、故障诊断技术研究提供基础依据与理论支撑。     

风力机齿轮故障对传动系统的影响研究

建立风力机组齿轮传动系统的三维模型,利用ADAMS的模拟信号和实验信号对比分析,分别研究了不同转速时定轴齿轮断齿的单一故障及定轴齿轮齿根裂纹-行星齿轮断齿耦合故障,对传动系统上不同测点的影响。定轴齿轮断齿对各测点影响明显且频域分布特征基本一致,转速的变化不影响频域的分布,在高速级啮合频率、中速级啮合频率及2倍频附近有较强边频带;耦合故障时定轴齿轮裂纹对各测点高频区影响明显,行星轮断齿对故障源附近低频区影响明显,行星轮故障特征为啮合频率及其2、3倍频振幅明显,且存在明显边频;角加速度信号与实验信号主要特征频率分布基本吻合。     

关于MG-650型采煤机二级行星齿轮的结构强度分析

针对采煤机二级行星齿轮在冲击载荷的作用下极易产生故障的问题,分析行星齿轮的受力状况.以MG710-WD型采煤机行星齿轮为研究对象,以ADAMS为动力学分析软件,利用ANSYS牵引部行星齿轮机构建立刚柔耦合动力学模型,通过动力学分析,得到了各级齿轮动态啮合特性以及两级行星架的动态应力云图,进一步分析得出,一级行星齿轮受到的啮合力更大,同时啮合的频率也更高,由此导致一级行星齿轮在实际工作中更容易产生破坏.     

基于虚拟样机技术的故障行星齿轮系统接触力仿真

为了获得故障行星齿轮系统的接触力变化规律,建立故障行星齿轮系统的动力学模型,结合基于Hertz接触理论的齿轮啮合传动的计算方法,对含有断齿故障的行星齿轮系统进行动力学仿真。结果表明,与正常行星齿轮系统的接触力相比,断齿故障的行星齿轮系统的接触力在时域中含有明显的周期性冲击;在频域中,不仅出现了故障频率,而且在啮合频率及其倍频处还出现了以故障频率为边频带的故障特征。通过对故障行星齿轮系统动力学研究,可以为行星齿轮系统故障诊断提供参考和依据。     

含齿根裂纹故障的平行轴齿轮箱动力学特性研究

针对平行轴齿轮箱中齿轮裂纹故障问题,从动力学角度出发,对齿轮啮合刚度、扭振模型、刚柔耦合模型、齿轮啮合力、箱体输入轴节点角加速度及对应频谱等方面进行了研究。对带有齿根裂纹的齿轮箱的扭振与动力学进行了联合仿真,提出了一种基于Bartelmus的扭转振动模型,以及刚柔耦合动力学的分析方法;利用ADAMS、ANSYS建立了以箱体和带齿根裂纹的齿轮为主要研究对象的齿轮箱刚柔耦合模型;通过仿真得到了健康和齿根裂纹故障的轮齿啮合力和角加速度响应曲线,提取了箱体输入轴端节点1 s内垂直方向的加速度信号,将其导入传动系统动力学方程中,计算得到了目标齿轮的垂直方向加速度频谱,并通过实验进行了验证。研究结果表明:该方法能很好地模拟现实齿根裂纹存在齿轮箱体输入轴端的加速度时域频域响应,对齿轮齿根裂纹故障的动力学响应准确、可靠性高。     

行星轮系刚柔耦合多体动力学分析

建立了行星轮系刚柔耦合多体动力学仿真模型,应用多体动力学仿真分析软件RecurDyn,仿真计算了行星轮系齿轮在完整工作周期所给定最危险工况下的动力学响应,得到了刚柔、柔柔齿轮副之间的动态接触力,与理论值比较吻合;同时得到了柔性行星齿轮和太阳轮的动态等效应力分布云图,以及任意节点的等效应力,分析出行星轮破坏的原因,为行星轮的动态优化设计和灵敏度分析提供参考.     

考虑传递路径效应的行星齿轮箱断齿故障仿真研究

断齿是行星齿轮箱常见的一种故障形式。当行星齿轮箱发生断齿故障时,传感器采集到的振动信号由于传递路径的影响会变得复杂,给故障诊断带来困难。为了研究行星齿轮箱发生断齿故障时传递路径对频谱结构的影响,在Adams仿真平台中分别建立行星齿轮箱无故障、太阳轮断齿故障、行星轮断齿故障及齿圈断齿故障的刚柔耦合模型并进行仿真,提取分析了系统不同状态下箱体的振动仿真信号。结果表明,在时域波形中,路径的变化会对箱体固定位置测量点处的振动信号产生明显的调幅作用;在频谱图中,啮合频率的两侧也会产生由不同频率组合的边带成分。该研究可为后续行星齿轮箱的故障诊断提供依据和参考。     

局部裂纹故障行星传动系统固有特性分析

建立2K—H行星传动纯扭转模型;运用韦伯法计算正常、太阳轮局部裂纹故障和行星轮局部裂纹故障的内外啮合刚度;对正常模型和裂纹故障模型进行固有特性分析,通过对比发现太阳轮故障对2、3、5阶固有频率影响较大,行星轮故障对2、3、6阶固有频率影响较大,且行星传动系统在裂纹故障影响下不存在振动模式划分规律。为行星轮系动力学分析奠定基础,对行星传动系统设计和故障齿轮系统进行诊断有重要的价值。     

基于扭转振动信号的行星齿轮箱齿根裂纹故障动力学仿真

基于振动的分析方法在行星齿轮箱齿根裂纹故障诊断中得到了广泛的应用.与传统的横向振动信号相比,扭转振动信号理论上不受时变传递路径的调制影响;其频率成分简单,易于提取故障特征.对动力学模型中提取的扭转振动信号进行分析,实现了齿根裂纹故障诊断.建立了健康行星齿轮箱的刚柔耦合模型并进行了验证;基于健康行星齿轮箱的模型,建立了3种构件的裂纹故障模型,提取了故障行星齿轮箱的动态响应信号;通过分析横向振动信号和扭转振动信号来诊断齿根裂纹故障.结果表明,采用扭转振动信号诊断行星齿轮箱轮齿裂纹故障是可行的,其相比传统的横向振动信号更具优越性.     

基于直廓内齿轮的行星轮系传动误差分析

直廓内齿轮代替渐开线内齿轮在加工精度、加工效率和加工成本上都有独特的优势,并且已在试验中得以证明.由于直廓内齿轮的行星轮系是多对齿轮副啮合,既有太阳轮与行星轮的渐开线齿轮副,又有行星轮与内齿轮的非渐开线齿轮副.因此,轮齿接触分析(Tooth Contact Analysis,TCA)中必然存在传动误差(Transmission Error,TE).文中通过建立系统中产生传动误差的齿轮副啮合模型,给出基于直廓内齿轮行星轮系传动误差的求解方法.最后,在多体动力学仿真软件Recurdyn中建立了行星轮系的刚柔耦合动力学模型,进行轮齿承载接触分析(Loaded Tooth Contact Analysis,LTCA).     

基于ADAMS的行星轮磨损故障仿真研究

以实体为例,提出了一种行星轮磨损故障诊断的方法,该方法利用SolidWorks三维建模软件建模出高精度的行星齿轮机构虚拟样机模型,并利用ADAMS软件进行动力学仿真,对其啮合频率及行星轮磨损故障频率进行分析,将仿真的结果与理论值对比,为行星齿轮机构磨损故障诊断提供精确的数据,利用此数据可以有效地避免因齿轮磨损故障造成的机械事故。     

风电齿轮箱轮齿裂纹故障建模与仿真研究

为了理清1.5MW风电齿轮箱传动系统轮齿裂纹的故障动力学特性,在建立风电齿轮箱传动系统的三维实体模型的基础上,利用ADAMS动力学仿真软件分别研究了中间级齿轮和高速级齿轮的单一裂纹故障以及裂纹耦合故障对高速级齿轮位置的影响。中间级齿轮裂纹故障对于高速级齿轮的影响在频域中表现为:低频段不明显,在高速级啮合频率附近有较强的边频带;高速级齿轮裂纹故障时,在中间级啮合频率、2倍中间级啮合频率和高速级啮合频率都有比较明显的边频带;耦合故障时在高频尤其是在高速级啮合频率附近有更强的边频带。该研究结果可以为风电齿轮箱故障诊断和维护提供理论依据。     

1.5MW风力发电机行星齿轮机构动力学仿真

基于三维软件Pro-E,建立1.5 MW风力发电机行星轮系传动系统模型,并导入ADAMS进行刚体动力学仿真,得知易受损齿轮为太阳轮。将该齿轮通过ADAMS与ANSYS刚柔动力学分析,得到其应力云图,为以后齿轮箱设计提供数据基础。     

行星轮系中太阳轮断齿故障特性分析

行星齿轮箱的诸多传动优点使其越来越广泛地被应用于诸多机械设备中,其振动响应比定轴齿轮箱更为复杂,相应的动力学模型建立及故障诊断成为近年来的研究难点和热点。目前对行星减速轮系的建模分析大多都是建立在正常状态下,缺乏对故障状态下的行星轮系建模研究;对行星轮系进行故障特性分析时,缺乏振动机理方面的研究。针对现有研究的不足,建立了考虑振动传递路径时变效应的行星齿轮系统动力学模型;推导了太阳轮断齿故障下的时变啮合刚度表达式,通过对行星齿轮系统动力学模型的求解,分析得到了太阳轮断齿时系统的频谱响应特性;最后通过试验信号的对比,验证了动力学模型分析结果的准确性。     

复合行星齿轮传动系统虚拟样机仿真研究

根据Ravigneaux式复合行星齿轮传动系统的典型结构,分析了系统的传动比与啮合频率。为获得Ravigneaux式复合行星齿轮传动系统轮齿接触力的变化规律,运用三维CAD软件SolidWorks建立了系统的三维实体模型,以ADAMS软件为平台建立了系统的虚拟样机模型。给出基于Hertz接触理论的齿轮啮合传动时轮齿接触力的计算方法,验证了系统传动比,对小太阳轮与短行星轮啮合的综合接触力、x方向接触力和y方向接触力的变化规律及其频谱特性进行仿真研究。仿真结果表明,接触力的幅值波动显著,具有明显的周期性。x方向接触力和y方向接触力具有相同的频谱特征,相位相差约90°。频谱中出现小太阳轮的旋转频率和系统啮合频率的1至7倍频率成分,存在明显的调制特性。通过对Ravigneaux式复合行星齿轮传动系统虚拟样机仿真的研究,为改善系统动力学特性以及实现系统的动态设计提供了指导依据。     

基于LMS Motion的多级行星齿轮传动系统动力学仿真

以LMS Virtual.Lab Motion平台为基础,建立了二级行星轮传动系统模型;综合考虑了齿轮系统非线性振动问题,利用二级行星轮系统耦合模型在LMS中建立动力学仿真模型。通过仿真得到了各级齿轮啮合的时域以及频域载荷图谱,为后期计算齿轮系统的振动及噪声研究提供了数据源。通过仿真数据与理论计算相对比,验证了借助虚拟样机进行齿轮系统动力学分析的可行性,为该方面研究提供了新路径。     

基于LMS Virtual.Lab Motion的行星齿轮动力学建模及仿真

为获取准确的3K型行星齿轮传动系统轮对啮合力和齿轮传递转矩。基于3K型行星齿轮传动系统拓扑结构分析,建立平移-扭转耦合动力学模型;分析各构件间相对位移关系,确定动力学数学模型。以某3K型行星齿轮传动系统为研究对象在LMS Virtual.Lab Motion平台上进行实例仿真分析;验证平移-扭转耦合动力学模型和仿真方法的合理性;仿真结果为进一步研究系统的疲劳、振动、噪声提供动态输入。     

融合虚拟仿真与局部线性嵌入算法的变速箱振动测点优化研究

为克服某型行星变速箱故障试验测点选择依赖经验导致有效信息遗失或信息冗余的弊端,论文提出了一种融合虚拟仿真技术与局部线性嵌入算法的振动测点优化方法。在ADAMS软件中建立行星变速箱齿轮-箱体刚柔耦合动力学模型,对不同齿轮状态下箱体表面振动信号进行了仿真;在箱体表面初选传感器测点的基础上,仿真分析了各测点振动信号的各项特征参数;采用局部线性嵌入算法对测点特征参数所构成的高维特征矩阵进行降维,获得了不同齿轮状态下的测点敏感度排序,最后采用加权计算方法得到了振动测点重要度综合排序。结果表明,变速箱各行星排正上方箱体表面和左侧轴承正上方竖直方向测点对太阳轮断齿、行星轮断齿和正常工况区分均具有较高敏感度,可重点采集分析这些测点振动信号来反映齿轮状态,为后续实测试验打下了基础。     

行星齿轮典型断齿故障的动力学仿真

基于一种改进的行星齿轮箱集总参数模型,将断齿故障等效到时变啮合刚度中,建立了直齿行星齿轮的太阳轮断齿故障、行星轮断齿故障和内齿圈断齿故障的动力学模型。以某单级行星齿轮为研究对象,考虑扭转方向外部激励,对其正常和各断齿故障状态下的动力学模型进行求解,对内齿圈垂直振动加速度信号进行分析。研究结果表明:只考虑扭转方向的外部激励时,正常状态下内齿圈最高点处的垂直振动加速度信号频谱中幅值最高的共振峰与模态能量分布相关;在各断齿故障状态下,内齿圈垂直振动加速度的有效值均大于正常值,时域波形中可看到不同形式的冲击,包络谱中可看到对应的故障特征频率及其倍频成分。