主轴系统的刚柔耦合接触动力学仿真分析

以高速数控铣床主轴多体系统为例,研究了主轴刚柔耦合多体系统的输出响应的动态特性。从柔性多体动力学的基本原理出发,系统地分析了主轴系统刚柔耦合的动力学模型的原理,提出基于修正的Craig-Bampton法建立主轴系统刚柔耦合的接触动力学模型的方法。基于虚拟样机模型,综合考虑齿轮传动的时变啮合刚度、间隙、摩擦和切削力等影响动态响应的接触因素,分析出轴承结合部、驱动转速和齿轮啮合等的时变特性对主轴系统动态响应的影响。仿真结果与理论和实验分析结果相一致。该仿真算法可以有效地解决考虑多动态参数激励的主轴系统的动态响应问题。     

多级混合式行星齿轮传动的动态特性分析

运用有限元法在ADAMS环境下建立了多级混合式行星齿轮传动的多体动力学模型,并运用该模型对海上钻井平台升降机构齿轮箱进行了动态特性分析.行星传动中的柔性体零部件在ANSYS环境下进行映射网格划分,被视作刚体的零件直接在ADAMS中建模,然后在ADMAS下通过各种约束和边界条件构建成多体动力学模型.仿真结果表明,齿轮箱各部分的静态强度足够,振动和噪声主要由动态啮合力激发.     

基于RecurDyn软件的采煤机牵引部传动系统动力学仿真

基于非线性理论和多体接触动力学理论,建立了采煤机牵引部齿轮传动系统的全刚体模型和刚-柔耦合模型,运用Ansys软件将刚性齿轮柔性化,将建好的模型分别导入到RecurDyn多体动力学软件中进行仿真分析,在仿真动画环境下直观、动态的描述了轮齿啮合接触过程,并根据仿真结果对传动系统进行了优化改进。对比全刚体模型和刚-柔耦合模型的仿真结果,研究表明牵引部传动系统采用刚-柔耦合多体动力学模型的动态性能更符合实际,同时也解决了大型机械传动系统进行多体接触仿真的难题,为齿轮多体动力学模型在工程中的应用奠定了基础。     

基于ADAMS多体动力学的轮齿动态载荷仿真分析

齿轮啮合过程中的轮齿动态载荷是齿轮研究领域的一个重要问题。文中介绍了直齿圆柱齿轮啮合传动特性以及ADAMS多体动力学分析中的接触碰撞模型;建立了基于ADAMS的直齿圆柱齿轮副多体动力学分析模型;通过动态仿真分析,获得齿轮啮合过程中的轮齿动态载荷历程,以及不同转速时轮齿的动载系数变化规律,为进一步研究直齿圆柱齿轮齿顶修形设计提供理论依据。     

方向机刚柔耦合动力学仿真研究

以多体接触理论和刚柔耦合动力学理论为基础,综合考虑方向机齿轮啮合冲击与传动轴、轴承及箱体弹性振动的耦合作用,建立方向机刚柔耦合虚拟样机模型.针对其在最恶劣调炮工况下的激励对方向机动态响应进行仿真,分析柔性体的弹性振动对齿轮啮合力的影响.结果表明:考虑柔性体后初始啮合冲击力下降明显,稳定后刚柔耦合模型的啮合力振动幅值显著大于多刚体模型.研究工作对方向机动载工况下的优化设计有着重要的意义.     

汽车四驱分动器换挡机构齿轮传动系统动力学建模与仿真

汽车四驱分动器换挡机构齿轮传动易产生振动和噪声,分析齿轮系统动力学特性,对研究换档机构振动机理具有重要意义。通过建立换挡机构三级行星齿轮和二级圆柱直齿轮纯扭转动力学模型,并基于扭转振动法在LMS Virtual.Lab Motion上建立换挡机构多体动力学仿真模型,同时考虑时变啮合刚度齿轮内部激励,采用BDF方法进行求解。通过仿真得到各输出轴转速与理论值进行对比,验证了模型准确性,同时得到各齿轮间动态啮合力变化曲线,为进一步研究换挡机构的振动噪声提供动态输入。     

齿轮啮合传动接触动力学模型与分析

基于多体接触动力学理论,以某减速器的一对直齿轮为对象,在ADAMS软件中直观动态描述了齿轮啮合接触过程,计算了齿轮传动在给定驱动和扭矩下的输出转速、击振频率和动态啮合力。仿真结果和理论分析吻合,对减速器的设计及校核具有参考意义。     

齿面凹坑形貌对面齿轮啮合动力学性能影响的仿真分析

建立不同凹坑形貌面齿轮三维实体模型及凹坑形貌面齿轮传动系统仿真模型,通过多体动力学的接触碰撞算法,分析了在一定工况下,不同凹坑形貌面齿轮传动啮合力及输出转速的变化规律。分析结果表明,圆形凹坑对传动系统啮合力的影响最小,传动误差值最低,故其传动平稳性最优,且实验结论与仿真结论基本一致,验证了仿真的正确性,同时为今后进行微形貌面齿轮乏油润滑建模提供了合理的依据。     

基于动态啮合力刚度的剥落齿轮动力学建模及动态特性研究

齿轮在啮合传动的过程中,常会产生齿轮轮齿表面剥落等故障,影响齿轮正常传动。而目前剥落齿轮动力学模型大多基于恒定载荷计算啮合刚度,未考虑啮合刚度与动态载荷之间的非线性关系,难以真实反映齿轮传动的啮合状态。针对该问题,构建了一种新的剥落齿轮动力学模型。该模型的啮合刚度通过动态载荷与齿轮动力学模型相互耦合,动态表达齿轮剥落啮合的动态变化过程,并基于Euler-Cromer的数值迭代方法对齿轮动力学方程进行求解,获得剥落故障时系统的动态特性。仿真结果与传统的剥落齿轮模型结果对比表明,提出的剥落齿轮模型具有更好的准确性。     

车辆传动轴系动态激励及其响应的仿真研究

应用动态接触有限元法模拟了齿轮啮合的动态过程，得到了齿轮啮合时变刚度曲线；并运用发动机曲轴系的多刚体动力学模型，仿真计算了其动力输出，得到了车辆传动轴系的激励。在建立车辆传动齿轮轴系动态有限元模型时，应用了一种用温度信号控制单元刚度的变化从而实现对齿轮啮合时变刚度变化模拟的新方法，计算了系统的动态响应；并且与以平均刚度代替时变刚度进行计算的结果进行了比较，可知计算传动轴系动响应时，在一定精度范围内，可以用平均啮合刚度作为一种近似的替代。     

考虑变工况冲击的齿轮动态啮合力分析

为研究变工况冲击对齿轮传动系统动特性影响,基于弹塑性接触理论,给出一种可以考虑变工况冲击、啮入冲击、节点冲击的齿轮接触碰撞力参数预估算法,并结合多体动力学软件建立柔性齿轮传动系统动力学模型。该模型和算法可用于大接触变形和承受频繁冲击齿轮传动系统稳态和瞬态动特性分析。研究表明:与啮入冲击导致的稳态动态啮合力相比,变工况冲击引起的瞬态动态啮合力具有幅值大、冲击时间短等特点;在不同工况下,啮入冲击会引起不同周期的齿轮动态啮合力波动;滑动摩擦系数对齿轮切向摩擦力的节点冲击影响更大。研究结果对齿轮的接触碰撞力参数预估及全面认识齿轮传动系统瞬态动特性等研究具有积极的意义。     

考虑齿轮传动影响的高速动车组电机吊架载荷及动应力研究

针对CRH3型高速动车组电机吊架焊接结构,结合有限元法和刚柔耦合多体动力学法建立考虑齿轮传动系统的啮合振动的高速列车动车整车动力学模型,仿真计算得到电机吊架在列车加速和匀速运行工况下的动载荷;利用准静态应力法计算两种工况下电机吊架上危险节点的动应力,通过对比吊架上危险节点动应力的模拟计算结果和线路实测结果研究齿轮传动系统的啮合振动对车辆运行中电机吊架所受载荷及其上危险位置动应力的影响。结果表明:在齿轮传动系统啮合振动的影响下,电机吊架的动载荷及其结构危险节点的动应力显著增大,垂向振动加剧,而且动应力仿真结果与线路实测结果更接近。因此,在对高速列车结构件进行动应力仿真时,为了更准确地仿真结构振动对动应力仿真结果的影响,应该在结构件弹性化的基础上,同时考虑齿轮传动系统啮合振动的影响。     

基于非线性接触理论的行星传动系数

基于非线性接触理论和多体动力学理论,建立了某行星齿轮传动系统的多体动力学模型 ,对实际运行工况下的动态性能进行仿真研究,获取了轮齿的实时动态接触力和关键部件 的 动态等效应力,仿真结果与理论分析吻合较好。研究表明,采用刚柔耦合多体动力学模型 研究行星齿轮传动系统的动态性能更加符合实际,分析结果合理、可靠。     

The meshing angular velocity and tangential contact force simulation for logarithmic spiral bevel gear based on Hertz elastic contact theory

To obtain the change tendency of output angular velocity and tangential contact force of a gear when the pinion under the step input during meshing of a new type of spiral bevel gear, which is a logarithmic spiral bevel gear, the tooth flank equation of logarithmic spiral bevel gear is deduced based on the formation mechanism of the tooth flank formation. A three-dimensional model of a pair of logarithmic spiral bevel gears whose number of teeth was 37:9, with modules being 4.5 mm, normal pressure angle being 20 degrees and spiral angle being 35 degrees were built and assembled. Based on Hertz elastic contact theory, the calculation formulas and parameters sets of contact force for conventional spiral bevel gear meshing simulation and logarithmic spiral bevel gear meshing simulation were done. Consider the dynamic simulation about meshing angular velocity and tangential contact force for conventional spiral bevel gear meshing and logarithmic spiral bevel gear meshing, respectively. Finally, by analyzing and comparing the simulation data, the results show that under the same input conditions, the fluctuation of the gear angular velocity and tangential contact force of logarithmic spiral bevel gear meshing are smaller than the conventional spiral bevel gear. That is, the transmission stationary of logarithmic spiral bevel gear meshing is superior to conventional spiral bevel gear.     

斜齿轮传动中啮合冲击数值研究

斜齿轮传动是一种应用广泛的机械传动形式，其啮合过程中存在冲击现象。使用MSC．Nastran的非线性仿真(SOL600)功能建立了斜齿轮啮合三维接触有限元分析模型，计算出冲击激励。使用瞬态响应分析法得到了斜齿轮在啮合冲击激励下的动力学特性，为斜齿轮传动系统的优化设计提供参考。     

单级行星齿轮非线性动力学模型与试验验证

针对单排行星直齿轮传动系统,提出了齿轮非线性啮合动态模型,模型中考虑了由中心距安装误差和传动轴弯曲变形等引起的中心距变化对啮合角、间隙和非线性啮合刚度的影响。考虑中心距变化和陀螺力矩并结合齿轮非线性啮合动态模型,建立了行星齿轮传动系统横-扭耦合非线性动力学模型。针对一个单排行星齿轮传统系统试验装置进行仿真计算和试验测试,试验对比分析了齿圈横向振动位移和内啮合均载系数。研究结果表明,仿真结果与试验结果的变化趋势基本吻合,且误差在可接受范围内,验证了笔者提出的渐开线直齿轮传动横-扭耦合非线性动力学模型和非线性动态啮合模型的正确性。     

机器人精密减速器摆线针轮啮合传动瞬态接触性能分析

工业机器人精密减速器的传动精度和动态稳定性在很大程度上取决于摆线针轮的啮合性能。通过Creo和ANSYS Workbench相结合的数字化设计与动力学分析平台,对精密减速器第二级减速机构的摆线针轮啮合传动部分进行了三维参数化建模和瞬态动力学分析,快速、准确地获得研究所需的精密减速器参数化模型和摆线针轮动态啮合过程中摆线轮齿表面的应力和应变云图,从而得出摆线针轮在啮合过程中接触应力分布规律。采用Hertz接触理论得出的理论计算结果与上述仿真结果进行对比分析,验证了所建模型的正确性,为摆线轮进一步的齿廓优化修形提供了必要的理论基础。     

关于风力发电机齿轮啮合传动的有限元分析

以风力发电机齿轮传动为研究对象,借助理论和有限元数值模拟方法,对传动过程中齿轮接触应力规律及动态特性进行了研究。利用ANSYS中的APDL语言编写了齿轮参数化建模程序,并建立了齿轮三维实体模型;通过解决网格划分、材料属性和接触对建立等关键技术,建立了齿轮啮合力学模型;通过设置控制节点,施加转速和扭矩,实现了齿轮的非线性动态啮合过程模拟;最后,对齿轮进行模态分析,获得了其固有频率和振型,为齿轮的动态设计提供了基础数据。