正交面齿轮传动系统非线性振动特性研究

作为一种新型传动形式,面齿轮传动在高速大功率场合的应用越来越多,其非线性振动特性分析对提高其工作可靠性具有重要意义。为研究正交面齿轮传动系统的非线性动力学特性,建立了包含支承、齿侧间隙、时变啮合刚度、综合传动误差、阻尼和外激励等参数的系统弯-扭耦合动力学模型,并使用PNF(Poincaré-Newton-Floquet)方法对系统的动力学微分方程进行求解。计算结果表明：随着转速增大,系统呈现混沌-周期-混沌的运动特征,不同的混沌区域间存在周期窗口;在不同的参数条件下系统会出现4种动态响应,即简谐响应、次谐波响应、拟周期响应及混沌响应;不同的响应特性对应的动载系数幅值差别非常大,应尽量调节系统转速,使系统的动态响应保持在周期窗口内。     

考虑陀螺效应的面齿轮振动特性分析

为提高面齿轮传动系统的动力学特性,建立考虑陀螺效应、包含时变啮合刚度、啮合阻尼、齿侧间隙、支撑刚度和阻尼等参数的非线性动力学模型。采用欧拉单步法对非线性动力学方程进行求解,分析模型计算结果的准确性和合理性。分析面齿轮传动系统啮合线位移、啮合力以及面齿轮和圆柱齿轮振动位移与时变啮合刚度幅值系数变化之间的关系,并通过两齿轮质心坐标平面相图得到两齿轮质心的振动情况。     

误差齿面下直齿轮副内部激励及动态特性分析

基于齿轮加工、安装误差的分布规律,建立了渐开线直齿轮的误差齿面模型,提出了适用于该误差齿面模型的齿轮承载接触分析算法,研究了不同误差对直齿轮副内部激励的影响规律;建立了直齿轮副弯扭耦合动力学模型,分析了不同误差下齿轮系统的动态特性。研究表明：加工误差中,齿距偏差是齿轮副内部激励的主要影响因素;齿距偏差作用下,综合啮合误差呈阶跃变化,当阶跃值超过一定范围后时变啮合刚度发生突变;安装误差影响下,综合啮合误差为一定值,时变啮合刚度随中心距和轴线倾斜误差的增加而减小;为减小齿轮系统动态传递误差的峰峰值,齿距偏差应根据载荷大小合理分配,同时应避免由轴线倾斜误差导致的偏载现象发生。     

多级齿轮传动系统耦合非线性振动特性分析

以锥-平行轴-行星多级齿轮传动系统为研究对象,建立了包含时变啮合刚度、啮合阻尼、传递误差、齿侧间隙等因素的18自由度弯-扭-轴耦合非线性动力学模型,采用4-5阶变步长Runge-Kutta法对系统的无量纲动力学微分方程进行求解,研究其耦合非线性振动特性。计算结果表明：随着齿侧间隙的增大,系统响应经倍周期分岔进入混沌运动,且侧隙对系统动态特性的影响随着负载的增大逐渐减小;随着负载的增大,系统响应由混沌经逆倍周期分岔进入单周期响应,齿轮副啮合状态由双边冲击、单边冲击过渡到无冲击状态;当输入转速减小时,混沌区域覆盖的负载范围也随之减小。     

裂纹对弧齿锥齿轮传动系统振动特性影响研究

为全面掌握裂纹对弧齿锥齿轮传动系统振动特性影响,用Pro/E软件建立了无裂纹和含裂纹弧齿锥齿轮完整的三维接触模型,并基于有限元分析软件ANSYS对模型进行了仿真模拟与数值计算,得到了啮合刚度的变化规律。借助置于转子上弧齿锥齿轮传动系统8自由度动力学模型,建立了非线性振动方程并使用MATLAB软件的ode45()函数对其求解,得到了无裂纹和有裂纹两种状态下的系统振动响应。发现裂纹不仅对弧齿锥齿轮传动系统振动大小有影响,而且对系统振动的形式也有影响,甚至会导致系统产生拟周期振动和混沌振动,使系统的有序性降低,工作性能变差。从而得出可以根据振动特性的变化来对弧齿锥齿轮结构的损伤进行故障诊断的结论。     

新型少齿差行星齿轮装置振动特性分析与实验研究

对某少齿差行星齿轮装置进行结构改进设计,运用动力接触有限元法求得包括啮合刚度激励、误差激励、啮合冲击激励的轮齿啮合内部动态激励。通过建立有限元模态动力分析模型,计算齿轮装置固有频率及振型,综合考虑内外部激励情况下,研究该齿轮装置的结构动态响应及噪声。利用振动测试设备对该齿轮装置进行振动噪声测试。结果表明：分析预测值与实验结果相符。     

齿轮-轴承传动系统擦边碰撞的动力学特性分析

齿面间的擦边碰撞是齿轮-轴承传动系统中一种特殊碰撞形式,可能会导致系统的动力学特性发生改变。为深入探究擦边碰撞对齿轮系统动力学特性的影响,基于频闪映射、齿面和齿背碰撞面Poincaré映射得到系统周期及啮合力变化规律,揭示齿轮副啮入、啮出冲击特性。并利用分岔图、啮合力变化图、相图和最大Lyapunov指数图(the largest Lyapunov exponent, TLE)分析擦边碰撞对系统动力学特性的影响。研究表明,擦边碰撞会引起系统动力学行为发生复杂的变化,导致系统运动和冲击状态发生改变。当啮合力突变点处TLE小于零时,系统周期保持不变而啮合力发生突变,但相轨迹的拓扑结构未发生变化。当啮合力突变点处TLE近似为零时,系统运动发生分岔,系统周期数和啮合力均发生改变。该研究揭示了齿轮-轴承系统擦边碰撞引起的一些复杂动力学现象,为系统的安全运行、优化设计等方面提供参考。     

计及齿面摩擦的直齿轮动力学分析

建立了考虑齿面摩擦影响的六自由度非线性直齿轮动力学模型,以FZG试验专用A型齿轮为研究对象,计算了实际时变啮合刚度,基于混合润滑模型分析了不同齿面粗糙度对应的时变摩擦系数,利用数值仿真方法研究了齿面粗糙度改变对齿轮啮合力、摩擦力、轴承力以及动传动误差等信号的时频特征的影响,并利用FZG试验台对A型齿轮具有完好齿面和损伤齿面两种状态下的多个振动加速度时频信号进行比较分析,验证了仿真结果。结果表明：齿面摩擦力会抑制啮合线方向的振动,齿面粗糙度增大会减小动传动误差,但加剧摩擦力方向振动,从而导致系统振动幅值增加,结论对齿面微损伤的故障诊断有实用参考意义.     

正交面齿轮传动非线性振动特性分析

以正交面齿轮传动系统为研究对象,建立了包含时变啮合刚度、啮合阻尼、齿面误差、齿面摩擦、齿侧间隙、轴承间隙等因素的弯-扭耦合非线性动力学模型,采用4-5阶变步长Runge-Kutta法对系统的无量纲动力学微分方程组进行求解。计算结果表明：在不同转速时系统会出现单周期非谐响应、多周期次谐响应、拟周期响应及混沌响应,并伴随着跳跃现象;随着负载转矩的增大,系统响应呈现混沌-多周期次谐-单周期非谐的变化趋势,轻载时齿轮副易出现单边和双边冲击现象,当载荷增大到一定程度后齿轮副处于无冲击状态;摩擦系数较小时,对系统非线性振动特性影响不大,当其逐渐增大时,系统运动状态由单周期经倍周期分叉进入混沌运动     

风电齿轮传动系统变载荷动态特性分析

本文综合考虑风电低速轴气动载荷、时变啮合刚度、综合啮合误差和阻尼等因素的影响,采用集中质量法建立三级斜齿轮系统的动力学模型,推导出系统的振动微分方程;采用可变阶的数值微分算法。求解齿轮传动系统动力学微分方程,对齿轮传动系统在复杂外部激励和内部激励同时作用下的动态特性进行了分析。     

采用塑料波纹管的预应力管道摩阻试验研究

采用塑料波纹管作为预应力管道是配套真空辅助压浆技术的技术措施。在介绍杭州湾跨海大桥X合同50m箱梁预应力管道摩阻试验、锚具摩阻试验方案和方法的基础上，对测试数据进行了分析、处理，并与设计和施工规范要求进行了对比分析。结合管道摩阻和锚具摩阻产生的原理，总结了塑料波纹管成孔工艺的技术要点。     

Measurement of the Stress Transmission Coefficient of Material Slugs in an Aerated Radial Stress Chamber

In dense-phase pneumatic conveying, particles are transported along a pipeline at relatively low conveying speeds. Due to the relatively gentle handling characteristics of this mode of flow, it is suitable for conveying fragile and brittle bulk materials used in the food and chemical industries. The simulation of the stress field within a slug aims at developing an accurate prediction model for the pressure drop along a pneumatic conveying line. A reliable prediction of the pressure drop strongly depends on an accurate assessment of the particle properties, the pipeline dimensions, and the operating conditions. In past decades, a few models have been developed to serve this purpose, most of them including the mean particle diameter as a crucial parameter. This generally limits the selection of materials to those of nearly spherical particle shape, as it is extremely difficult to obtain a representative diameter for irregularly shaped particles or bulk commodities comprising differently sized and/or shaped particles. Another previously conflicting parameter is the so-called stress transmission coefficient k w , which relates the lateral wall stress within a slug of material to the axial stress. Previously, this parameter could not be measured directly in a test rig and had to be estimated; therefore, inaccuracies within the prediction were unavoidable. Consequently, a new test chamber was developed to measure the lateral and axial stresses within a slug, which leads directly to the stress transmission coefficient. The design of the test apparatus is outlined and the initial tests undertaken are reported. A strong dependence of the radial stress measurements on temperature changes of the test rig induced by the airflow was discovered. Possible solutions to compensate for this influence are addressed and further discussed.     

热处理对原位自生VCp/Fe复合材料的油润滑摩擦磨损性能影响的研究

研究了热处理对原位自生VCp/Fe复合材料在油润滑工况条件下摩擦磨损性能的影响。结果表明,在油润滑条件下,经热处理后VCp/Fe复合材料的基体组织得到调整优化,其耐磨性能远大于铸态VCp/Fe复合材料的和正火45钢的;在变载荷的情况下,淬火+低温回火热处理后的复合材料的耐磨性比其它热处理工艺处理后的要好。     

电镀锌板摩擦系数的影响因素分析

采用销盘摩擦试验研究了正压力和速度对电镀锌板摩擦系数的影响规律,运用正交试验及方差分析的方法研究了正压力、速度、镀锌层对摩擦系数的影响水平.结果表明:当速度在5654.86～9424.78 mm/min,正压力在0.3～5 N的范围内,随着正压力的增大,镀锌板的摩擦系数逐渐降低,随着速度的增大,摩擦系数也逐渐增大,镀锌层对镀锌板摩擦系数影响最大.     

螺纹紧固件总摩擦系数测量的不确定度评估

本文对螺纹紧固件总摩擦系数的测量不确定度来源进行分析。借助SCHATZ多通道螺纹紧固分析系统对规格为M16的汽车用螺栓总摩擦系数的测量不确定度进行了评定,最终得出了扩展不确定度。     

大量程力平衡加速度表的系数标定技术

对比研究了用于加速度表标定的重力场，离心机与电模拟的三种方法，给出了在国内目前没有大ｇ值精密离心机条件下，如何解决大量程加速度表的系数标定问题。     

影响烟标纸摩擦系数的因素分析

通过对不同的烟标纸进行摩擦系数的测试,比较并分析了不同因素对烟标纸摩擦系数的影响。结果表明:不同的光油、摩擦基材面、环境温湿度以及不同品牌的原纸均会对烟标纸摩擦系数有不同程度的影响。     

Effect of Microstructure on Thermal Expansion Coefficient of 7A09 Aluminum Alloy

The relationship between microstructure evolution and coeffcient of thermal expansion (CTE) of 7A09 alu- minum alloy was investigated in this paper. Differential scanning calorimetry (DSC) was combined with transmission electron microscopy (TEM) and high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) to investigate microstructure evolution taking place in 7A09 aluminum alloy during heating and cooling process. The corresponding CTE curves of the 7A09 alloy were recorded by thermal dilatometer. Results indicated that GPII zones and η phase were main precipitates in the highest strength tempered (T6) 7A09 alloy. The η phase was the main participate in 7A09 alloy during the cooling process. The nonlinear dependency existed between CTE and temperature in both changing temperature processes. During the heating process, obvious additional contraction of alloy volume was directly caused by phase transition, such as dissolution of η phase, transition from η to η phase and dissolution of η phase. The additional contraction could slow down the increase of CTE greatly and be expressed in the nonlinearity of CTE curve. Volume and energy changes of alloy system inffuenced the variation trend of CTE directly, which was caused by the precipitation of η phase during the cooling process. These effects were revealed by the corresponding nonlinear change of CTE.     

单级人字齿轮减速器振动噪声影响因素研究

本文以船用人字齿轮减速器为研究对象,依据人字齿轮传动结构特点,综合考虑齿轮时变啮合刚度、误差等激励以及人字齿轮轴向定位与滑动轴承支撑等因素,建立了传动系统弯-扭-轴耦合动力学模型,通过求解得到了传动系统轴承动载荷。以轴承动载荷为激励,采用FEM/BEM方法计算了齿轮箱噪声辐射,得到了齿轮箱声场声压分布云图与各场点噪声谱。系统讨论了人字齿轮基本参数(包括齿顶高系数、顶隙系数、齿宽、螺旋角及压力角)以及减速器结构特征（人字齿轮中间连接刚度、轴向定位刚度）对减速器振动噪声的影响,为减速器的减振降噪设计提供了理论基础。     

缓冲垫的刚度和耗损系数的精确化设计

建立了刚度系数的精确化分析模型,得到应力分布、刚度系数和能量耗损特性的精确化计算方法.结果改善了常用的刚度算式低估刚度和不能反映减振过程的能耗的缺点.