基于试验台架的高铁牵引齿轮箱试验研究

根据高铁牵引齿轮箱特性,确定齿轮箱振动、噪声、应力测试的不同工况,并搭建试验台进行测试。箱体额定负载不变工况下,箱体的加速度幅值、空气噪声值和应力值,随转速的升高呈增大趋势。当转速值为2 500 r/min和3 500 r/min时,箱体的加速度幅值出现峰值。在额定转速和额定负载工况下,对箱体加速度和空气噪声值进行频域分析,结果表明箱体振动主要由啮合频率及其倍频引起,在啮合频率及其倍频旁存在边频带,边频间隔为输出轴转频、输入轴转频;箱体的最大空气噪声值为89.74 dB,出现在2 400 Hz附近,对应啮合频率2 391.7 Hz。试验结果可为箱体的理论分析提供试验数据。     

多源驱动/传动系统机电耦合建模及同步特性研究

多源驱动/传动系统广泛应用于新能源、航空航天、海洋工程等领域重大装备中,其齿轮传动装置通常由多个电动机共同驱动。针对多源驱动/传动系统在工作过程中存在的多驱动源速度与转矩不同步问题,结合其复杂耦合非线性的结构特点,提出一种以轴系单元法为基础,包含驱动电动机、齿轮传动装置和负载特性的多源驱动/传动系统机电耦合动力学模型。研究了不同载荷变化率以及电动机故障条件下对系统同步特性(速度同步、转矩同步)的影响规律。研究结果表明,载荷变化率对多源驱动/传动系统速度同步特性影响较小;但在载荷突变瞬间对系统转矩同步特性影响较大。电动机发生故障时,非故障电动机间的速度和转矩同步特性基本保持不变。该研究结果将为多源驱动/传动系统同步控制策略的制定提供理论基础。     

考虑修形的斜齿轮系统非线性激励与动力学特性研究

斜齿轮的啮合刚度与轮齿误差的求解是三维空间问题,其修形后的啮合刚度计算方法不同于直齿轮,而传统解析方法在计算斜齿轮啮合刚度时没有考虑斜齿轮啮合线和啮合位置的三维空间位置,无法准确得到修形后的斜齿轮系统啮合刚度激励与误差激励。建立综合考虑齿廓修形和齿向修形的刚度与误差非线性耦合激励模型,研究不同齿廓修形参数与齿向修形参数对斜齿轮啮合刚度以及系统动力学特性的影响规律;以系统振动加速度幅值最小为优化目标,确定斜齿轮系统的最佳修形值,利用数值方法得到斜齿轮系统的振动加速度幅频响应曲线,研究结果发现:选取的最佳修形参数可有效降低斜齿轮齿数交替区啮合刚度的波动,大幅度降低共振点附近的振动加速度幅值;最后通过建立的齿轮传动系统实验平台进行系统动力学特性实验研究,验证了理论模型及分析结果的正确性。     

齿廓修形斜齿轮副啮合刚度解析计算模型

斜齿轮的轮齿误差是一个三维空间问题,其齿廓修形后啮合刚度的解析计算方法不同于直齿轮。改进了斜齿轮三维空间啮合线长度及位置计算方法,实现了斜齿轮啮合线长度及啮合位置的快速计算;根据力、变形分解原理和刚度/误差耦合关系,提出了一种考虑轴向变形以及齿廓修缘的斜齿轮啮合刚度解析计算模型;以一组斜齿轮副为例,研究了斜齿轮啮合刚度与啮合线长度在一个啮合周期内的变化规律,分析了不同齿廓修形参数对斜齿轮啮合刚度的影响规律。研究结果表明:利用该模型不仅可以准确快速地计算斜齿轮副啮合刚度,而且还可以确定最佳齿廓修形量,为斜齿轮的齿廓修形提供理论指导。