安装误差对功率三分支传动均载特性的影响

功率三分支传动系统由功率双分支闭锁轮系和行星轮系组成,为了揭示功率三分支传动系统的载荷分配机理,建立了功率闭环特性下的各齿轮扭转角位移协调条件、力矩平衡条件、弹性支承条件,得到系统的均载系数,分析了安装误差、浮动、扭转刚度对均载系数的影响。结果表明,安装误差是影响均载特性的主要因素,误差越大,均载性能越低;太阳轮和内齿圈同时浮动时,均载系数在0.96~1.04波动,载荷分配在±5%以内,可以较好的改善均载性能。     

风扇驱动齿轮箱行星轮偏心相位同步方法研究

为支撑我国齿轮传动涡扇发动机研制,针对五路分流人字齿星型风扇驱动齿轮箱,对影响均载系数的各项加工及装配误差进行分析并建立了星型齿轮传动系统静态均载系数计算模型.计算并分析了某星型齿轮传动系统试验件静态均载系数,得到了各项加工及装配误差的敏感度分析结果,提出了通过调整行星轮偏心相位进而降低静态均载系数的方法,并以某星型齿轮传动系统试验件为例,对装配过程中如何进行行星轮偏心相位同步进行了说明.     

多级行星齿轮传动静力学均载研究

建立了NGW型行星齿轮传动系统的计算模型,针对行星齿轮的制造及安装误差,运用了当量啮合误差原理,计算了系统的均载系数,并分析了不同浮动构件类型及误差对均载的影响。分析结果表明,构件的浮动可以实现均载,两个构件的联合浮动比单独浮动更有利于改善均载;齿轮的制造和装配误差对行星轮均载性能起作用,其中太阳轮误差对均载影响最大。     

误差对3K型行星齿轮系静力学不均载特性研究

建立了3 K型双联齿行星齿轮传动系统静力学模型,运用当量啮合误差原理,计算了载荷不均匀系数,获得不同齿轮偏心误差、安装误差与载荷不均匀系数间的关系曲线,进而分析了不同误差对传动系统均载特性的影响。结果表明:3 K型双联齿行星齿轮传动系统中,不同齿轮的偏心误差、安装误差单独作用时对传动系统不均载特性的影响呈不同周期性变化;齿轮的偏心误差、安装误差越大对传动系统不均载性影响越大;单个行星轮齿厚误差单独作用对传动系统的影响最大。     

面齿轮功率分支传动系统的转矩分配研究

为了研究安装误差、支撑变形对面齿轮功率分支传动系统转矩分配的影响,提出了面齿轮功率分支传动系统的转矩分配计算方法。首先通过转矩平衡方程和变形协调条件建立了面齿轮功率分支传动系统的转矩分配模型,变形协调条件与齿轮副的时变啮合刚度直接关联;其次对面齿轮传动进行了受力分析,由此阐述了支撑系统的变形,并将支撑变形转化为齿轮的安装误差;再次通过齿面接触分析和轮齿承载接触分析,将齿轮副的啮合刚度拟合为载荷的函数;最后提出了系统均载系数的计算方法。数字计算实例表明,在安装误差和支撑变形的综合作用下,系统两个分支的均载系数分别为0.55和1.45,当小齿轮径向支撑变形(a_(x1))取-692.3μm时,两个分支的均载系数为0.987 0、1.013。因此小齿轮径向支撑变形(a_(x1))可以在一定程度上抵消安装误差、支撑变形对转矩分配不均等的影响。     

基于动力学的分扭传动系统均载特性分析

以提高分扭传动系统的均载性能为目的,采用动力学分析方法研究系统的均载特性。建立了齿轮副特征矩阵和齿轮间耦合刚度矩阵,通过矩阵拼装得到了分扭传动系统的动力学方程。定义了系统均载系数,计算得到直齿轮和人字齿轮的啮合刚度,给出了由于安装误差造成的齿轮啮合时的误差表达式。研究得出:各构件单独存在安装误差时,不同构件对系统均载系数影响不同;各构件同时存在安装误差时,构件间对系统均载系数的影响可能被抵消;两级传动间连接的扭转刚度对系统均载系数影响较大。结果表明,可以通过调节某一构件的安装误差或减小两级传动间连接的扭转刚度提高系统的均载性能。     

双输入圆柱齿轮动力分流传动系统的静力学均载特性研究

针对双输入圆柱齿轮动力分流传动系统,建立了传动系统的静力学分析模型,模型中考虑了齿轮副的啮合变形、齿轮中心的横向变形、双联齿轮轴的扭转变形、齿轮安装误差和支撑刚度等因素。根据传动系统的力矩和力平衡条件,以及其闭环结构的变形协调条件,建立了系统的静力学平衡方程,求解了系统各分支双联齿轮轴的转矩及各分支均载系数,获得了安装误差、安装角、双联齿轮轴扭转刚度对系统均载系数的影响规律。研究结果表明,误差具有累加作用,各误差综合作用时系统均载系数显著增大,并车级齿轮安装误差对系统均载性能的影响大于分扭级;在该组参数条件下,两输入安装角为166°左右时,系统左右输入均载系数相等;降低双联齿轮轴扭转刚度有助于提高系统均载性能,合理配置分扭级安装角和双联齿轮轴扭转刚度差值有利于进一步改善均载性能。     

安装误差对封闭差动人字齿轮传动系统动态均载特性的影响

通过坐标变换推导出封闭差动人字齿轮传动系统各齿轮安装误差沿啮合线等效位移公式;基于集中参数理论,建立采用中间浮动构件的该型传动动力学模型;通过计算系统两级内外啮合均载系数,获得各齿轮安装误差与系统两级内外啮合均载系数关系曲线,进而分析齿轮安装误差对系统均载特性的影响。研究结果表明:在齿轮安装误差作用下,差动级均载系数大于封闭级;差动级内/外啮合均载系数随差动级内齿轮/太阳轮安装误差增加而增大,差动级内齿轮/太阳轮安装误差对差动级外/内啮合均载系数影响很小;封闭级均载系数随封闭级内齿轮安装误差增加而增大,封闭级太阳轮安装误差对封闭级均载系数影响很小;行星轮/星轮安装误差对差动级/封闭级均载系数影响很小;差动级均载系数对差动级中心轮安装误差位置角不敏感,封闭级中心轮安装误差位置角对封闭级均载系数影响较大。     

基于啮合特性直齿锥齿轮分支传动静力学均载分析

为了改善直齿锥齿轮分支传动系统性能,提出基于啮合特性的静态均载分析方法。通过建立考虑中心轮安装误差的单级分支系统多体齿轮齿面接触分析(MTCA)方法,获得各齿轮副初始接触间隙;计及该间隙引起的啮合偏差,采用集中参数法主要考虑中心轮的浮动特性,建立考虑其支撑变形、各齿轮扭转变形相互耦合的静力学平衡方程,获得各分支均载系数,分析了载荷、安装误差、支撑刚度等对系统均载系数的影响。结果表明,随支撑刚度、安装误差的增大,均载系数逐渐增大,轴向对正误差和偏置对正误差对均载系数的影响是等效的;随转矩的增加,均载系数逐渐减小;各分支齿轮副的几何传动误差大小反映了均载系数变化规律,即齿面初始间隙越大,承担的载荷越小。研究结果为高精度直齿锥齿轮分支系统的均载分析提供了理论参考。     

行星齿轮传动静力学均载分析

建立了2KH型行星齿轮传动系统的计算模型,从静力学角度分析了系统的均载机理。针对各构件的制造和安装误差,运用当量啮合误差的原理,计算了该系统的均载系数,并分析了各误差变化对系统均载情况的影响,以供工程应用参考。     

两级星型齿轮传动静力学均载分析

建立了具有双联星轮的二级星型齿轮传动系统的静力学计算模型 ,分析了该系统均载机理 ,对由于制造误差和安装误差引起的不均载进行了静力学分析。运用综合当量啮合误差的原理和浮动构件的静力平衡关系 ,计算了各星轮、各级传动和该系统的均载系数 ,分析了各误差和均载系数的关系 ,获得了对系统均载性能影响最大的误差元素 ,为双联星型传动装置的均载性能的优化设计提供了依据     

行星齿轮传动系统均载分析

建立了2K-H型行星齿轮传动系统的静力学计算模型,并分析了该系统的静力学均载机理。利用当量啮合误差原理,得到了当量啮合误差和载荷不均匀系数的计算公式,对比分析了各构件的制造误差和安装误差对传动系统载荷不均匀系数的影响,并从所分析的误差中得到了对系统均载性能影响最大的误差项,以便于工程实际中参考。     

Comparisons of gear dynamic responses with rectangular mesh stiffness and its approximate form

The mesh stiffness is close to rectangular stiffness, and the first harmonic approximate term of rectangular stiffness is generally adopted in the nonlinear gear dynamic analysis. The differences between the rectangular stiffness and its approximate form are analyzed in detail. The frequency response and dynamic factor are calculated by a numerical method, to illustrate the dynamic characteristics of the gear nonlinear system with different mesh stiffness forms. The results show that: The trends of frequency response of gear dynamic system with rectangular stiffness and its approximate form are identical. The jump phenomena are detected in both cases. Without the effect of static transmission error, the dynamic factor with rectangular mesh stiffness is larger than that with approximate mesh stiffness. Under design power and speed condition, the result with approximate mesh stiffness function may deduce reasonless suggestions for a designer. The static transmission error will enlarge the vibration amplitude and dynamic factor when the approximate mesh stiffness is adopted, but the effects on the response of gear system with rectangular mesh stiffness are fractional. The mesh stiffness may excite the odd subharmonic resonance, and the static transmission error may excite the even sub-harmonic resonance respectively.     

Load sharing characteristics of planetary transmissions

A nonlinear time-varying dynamic model of a planetary transmission with an arbitrary number of pinions is developed. The model includes several manufacturing errors and assembly variations, and can accommodate for any pinion spacing arrangement, tooth separations and time-varying gear mesh stiffnesses. A dynamic load sharing factor K_DLS, which is defined as the ratio of the actual dynamic load at a given gear mesh to the ideal static load, is predicted using the dynamic model. Key design parameters, assembly variations and manufacturing errors are identified, and their effects on K_DLS are quantified.     

转矩四分支齿轮传动系统的配齿条件研究

在高速重载传动场合越来越多的采用转矩分支传动,由于分路传递转矩,故可减小尺寸和质量,但与一般单路传动相比,其结构上存在虚约束,设计其参数时必须考虑结构约束;此外,不同配齿方案对多分支齿轮传动的均载特性影响较大,所以配齿方法的研究对保证其运动与均载具有非常重要的意义。针对转矩四分支齿轮传动系统,在考虑各支路均载的基础上建立了系统的配齿条件,提出了一种配齿计算方法,并针对某动力传输系统进行了配齿计算,结果表明,该方法得到的结果满足各种配齿要求,对其他分支齿轮传动具有普遍适用性。     

基于非线性动力学的行星传动均载性能研究

为研究动态下各影响因素对行星传动均载性能的影响,以2K-H行星齿轮传动系统为研究对象,综合考虑各零件的加工误差、装配误差、轮齿啮合时变刚度及间隙等因素对行星齿轮均载性能所产生的影响,建立了该系统的非线性统动力学模型。采用Newmark法求解,得到了载荷分配系数的时域历程及太阳轮和内齿圈的浮动轨迹,计算了各项误差对载荷分配系数的灵敏度,研究了零件各项误差对行星传动均载效果的影响,对行星齿轮传动的设计提供了依据。     

Quasi-Static and Dynamic Behaviors of Helical Gear System with Manufacturing Errors

Time?varying mesh stiffness(TVMS) and gear errors include short?term and long?term components are the two main internal dynamic excitations for gear transmission. The coupling relationship between the two factors is usually neglected in the traditional quasi-static and dynamic behaviors analysis of gear system. This paper investigates the influence of short?term and long?term components of manufacturing errors on quasi?static and dynamic behaviors of helical gear system considering the coupling relationship between TVMS and gear errors. The TVMS, loaded static transmission error(LSTE) and loaded composite mesh error(LCMS) are determined using an improved loaded tooth contact analysis(LTCA) model. Considering the structure of shaft, as well as the direction of power flow and bearing location, a precise generalized finite element dynamic model of helical gear system is developed, and the dynamic responses of the system are obtained by numerical integration method. The results suggest that lighter loading conditions result in smaller mesh stiffness and stronger vibration, and the corresponding resonance speeds of the system become lower. Long?term components of manufacturing errors lead to the appearance of sideband frequency components in frequency spectrum of dynamic responses. The sideband frequency components are predominant under light loading conditions. With the increase of output torque, the mesh frequency and its harmonics components tend to be enhanced relative to sideband frequency components. This study can provide effective reference for low noise design of gear transmission.