一种齿轮副模型及其在多体动力学仿真中的应用

为了建立基于优秀的多体动力学仿真软件(ADAMS)的齿轮传动系统虚拟样机模型，对传统的齿轮副扭转振动模型进行动力学等价变换，推导出一种齿轮副传动模型。该齿轮副模型包含传统齿轮副扭转振动模型的全部动力学内容，能在ADAMS中方便定义，应用广泛。利用该齿轮副模型建立的齿轮系统模型能直接进行系统扭转振动固有特性、频域特性、考虑多种激励的动态响应等方面的仿真。     

考虑阻尼和行星传动齿轮啮合刚度的动力传动系统动态特性

基于阻尼、齿轮啮合刚度的动力传动系统动态特性研究,可以更加准确、全面获取动力传动系统的固有特性,为动力传动系统优化匹配和系统动力学参数优化设计奠定基础.基于拉格朗日方程建立考虑发动机、联轴器等部件的阻尼参数、行星传动齿轮啮合刚度扭振动力学模型.通过复模态求解,对动力传动系统固有模态(复特征值、复特征向量)的物理意义,以及阻尼对系统固有特性的影响进行了分析.创新性地提出了复模态振型的表示方法,理论计算分析证明阻尼对动力传动系统固有特性的影响不容忽视.考虑阻尼参数,可获取更加准确的动力传动系统固有特性计算结果,支撑动力传动系统开展优化匹配;动力传动系统行星排考虑齿轮啮合刚度,可提取行星排齿轮传动固有特性,为行星传动固有特性与齿轮自激励优化匹配奠定基础.考虑阻尼和齿轮啮合刚度的动力传动系统动态特性研究具有一定实用价值.     

轮式装甲车辆电驱动轮机电耦合动力学建模与振动特性

为获取轮式装甲车辆电驱动轮机电动力学特性,提出考虑轮毂电机和行星齿轮机构耦合影响的动力学建模与分析方法。基于轮毂电机空间电磁力模型,计算得到电机径向力、切向力和转矩脉动,作为电驱动轮机械系统动态激励;建立考虑柔性壳体的行星齿轮机构动力学模型,实现了轮毂电机及行星齿轮机构机电耦合动力学仿真。结果表明：轮式装甲车辆电驱动轮低阶模态主要是全局模态,高阶模态主要是行星传动系统的局部模态;对于系统振动响应,在低转速区电磁激励的高阶次占主因,而在高转速区低阶次激励占主因。     

多源动态激励下变速箱箱体结构的动态响应分析

建立了变速箱箱体结构的动态有限元分析模型,对变速箱齿轮传动系统内外部动态激励进行建立了变速箱箱体结构的动态有限元分析模型,对变速箱齿轮传动系统内外部动态激励进行分析和数值模拟,内部激励主要考虑齿轮时变啮合刚度、阻尼和误差,外部激励主要考虑发动机转矩波动、轴承时变刚度和阻尼;并对齿轮传动系统进行刚柔耦合多体动力学仿真分析,得到箱体各轴承座处的动态力,在此基础上利用模态叠加法对箱体结构进行了动态响应求解,并结合箱体的约束模态分析结果,在时域和频域上对箱体的动态响应特性进行了分析,结果表明：箱体结构设计比较保守,变速箱在使用中各响应幅值不大,不会引起共振能满足使用要求。     

基于ADAMS的机床主轴刚柔耦合系统建立及性能分析

对于数控机床来说,车削精度是影响车削质量的关键因素,而机床主轴系统在车削过程中的运动和变形又是影响车削精度(如表面粗糙度)的重要因素。以ADAMS为主要仿真软件,通过ADAMS建立了传动系统的刚柔耦合虚拟样机模型,研究了空转工况下、切削激励作用下主轴的动态响应;通过ANSYS和ADAMS的联合仿真,得到了主轴的动态相应曲线。本研究对数控车削机床的设计与研发提供了有力的技术支持。     

机电复合传动高线速转子-行星齿轮系统耦合振动特性

机电复合传动系统作为未来传动形式的主要发展方向,有着传递功率大,运转速度高等特点。在运行过程中转子自身由于高转速所带来的振动会与行星齿轮啮合时产生的振动相互影响,从而形成转子-行星齿轮系统耦合振动过程。建立了机电复合传动转子-行星齿轮系统耦合振动动力学模型,分析了不同转速下转子-行星齿轮系统振动特性,开展了转子-行星齿轮系统模态分析并将模态分析结果与振动特性进行了对比,通过研究转子-行星齿轮系统的振动特性,揭示了系统振动随转速升高而增大,在经过一定转速区间时振动会维持在一定水平内,随着转速继续升高,系统振动又将逐渐增大。通过研究得到了齿轮系统与驱动电机转子耦合作用下的振动特性,为机电复合传动系统高速化设计提供了理论依据。     

基于MSC.NASTRAN的陀螺惯导安装板实特征值分析与结构改进

针对陀螺惯导在导航过程中某一方位动态漂移偏差较大问题,利用MSC.NASTRAN有限元软件对陀螺惯导安装板进行实特征值分析,考察惯导陀螺激励下容易产生共振的安装板的固有特性范围,控制安装板的固有特性。     

基于集中-分布参数模型的车辆机电传动系统动力学响应及影响规律

机电传动系统在新能源车辆、高速列车等领域广泛应用,随着系统向高速、重载和轻量化方向的发展,其动力学特性愈发复杂。基于集中-分布参数模型,分析渐开线直齿轮啮合激励和轴的振动激励共同作用情况下的动力学响应及影响规律。基于有限单元法和集中参数法,结合轴模型和齿轮啮合模型建立集中-分布参数动力学模型,采用广义-a数值方法进行求解,分析轴振动和齿轮偏心量对系统动力学响应的影响。研究发现：集中-分布参数模型能够预测出轴在齿轮安装位置和轴与轴承一侧连接位置两点处承受较大的von Mises交变应力;轴的变形可诱发系统产生由轴沿Y轴、Z轴方向的弯曲振动频率及其与啮频的组合频率等新频率;仿真得到轴沿Y轴和Z轴方向的弯曲振动频率分别为1 125 Hz和874 Hz,两个频率的大小与幅值仅由轴的固有特性决定;随着齿轮偏心量增大,时变齿侧间隙、动态啮合力、轴上随时间周期性变化的von Mises交变应力和齿轮中心涡动轨迹均明显增大,且最大动态啮合力与齿轮偏心量呈线性递增关系,递增比率为1.77×10⁹. 该研究成果可为提升机电传动系统的动力学性能提供重要的理论参考依据。     

某火炮取弹装置故障仿真分析

某火炮发射平台采用取弹装置完成取弹送弹任务,为了分析送弹过程的动态特性以提高自动装填的速度和稳定性,为之后的取弹装置的研发以及质量维护提供故障定位参考,对该取弹装置进行了故障仿真研究。基于供弹系统组成分析和参数耦合关系,建立取弹装置的三维模型,并采用动力学仿真软件和控制仿真软件建立取弹装置的联合仿真系统模型。将仿真结果与实际取弹装置送弹过程的实测数据进行对比分析,验证了建立的联合仿真模型能够准确描述送弹过程的系统特性。对取弹装置进行故障分析方面,采用故障注入方法修改驱动齿轮和轴承的尺寸,建立驱动齿轮的磨损故障和轴承的疲劳剥落故障,以此为基础分别对取弹装置进行故障仿真,得到驱动齿轮不同程度磨损故障以及轴承疲劳剥落故障时取弹装置的动态特性,并与正常状态下取弹装置动态特性曲线图进行对比,证明该模型可以为取弹装置调试过程的故障定位提供参考。     

齿侧间隙对啮合力的动态影响分析

考虑时变啮合刚度,建立了含齿侧间隙的二级齿轮传动系统非线性动力学模型。模拟高频振动激励的复杂工况,建立齿轮传动的Adams模型,研究分析了侧隙和负载偏心量对齿轮啮合力的动态影响,表明在外界非恒定干扰力矩下,侧隙会导致齿轮啮合力的动态变化,减小偏心质量可以抑制啮合力和速度的波动。     

永磁交流位置伺服系统机电耦合特性的分析

针对某集束防空火箭炮交流位置伺服系统,建立了系统机电耦合数学模型,理论分析了转动惯量、齿隙、传动刚度、速度及位置增益、摩擦、不平衡力矩、瞬时扰动等因素对伺服系统的影响,通过各种变量与伺服系统性能关系的仿真研究,获得了耦合因素对伺服系统影响的变化规律及参数选择规律。仿真结果表明,该分析方法可应用于设计和制造响应速度快、跟踪精度高的火箭炮交流伺服系统,同时位置跟踪性能结果也为系统设计及参数优化提供了参考依据。     

考虑轮辐刚度和齿廓修形的渐开线直齿轮动载荷研究

为解决高速重载车辆渐开线直齿轮功率密度低和振动载荷大问题,开展轮辐刚度和齿廓修形对齿轮动载荷影响规律研究。考虑轮辐刚度、齿廓修形和齿轮实际运动状态,结合解析法建立了齿轮啮合刚度模型,将该模型与10自由度横-扭-摆耦合非线性动力学模型进行耦合计算。结果表明：随着转速增加,齿轮动载荷均呈驼峰状变化,多数转速下薄壁轮缘齿轮动载荷较大,其中,动态啮合力第2阶和第6阶啮频对应的幅值明显增加;随着转矩增加,齿轮动载荷总体均呈抛物线减小,但薄壁轮缘齿轮存在局部峰值;随着修形量增加,齿轮动载荷均呈U形变化;存在最优修形量使动载荷达到最小,当修形量超过最优值时薄壁轮缘齿轮动载荷变化平缓;当修形量超过某临界值时修形齿轮动载荷大于无修形齿轮,且薄壁轮缘齿轮临界修形量较大;短修形齿轮动载荷总体均呈U形变化,长修形齿轮动载荷急剧减小,说明长修形可更有效地减弱齿轮振动。     

履带车辆悬挂系统的动态特性分析

履带车辆悬挂系统的动态特性分析,以ADAMS软件建立其悬挂系统的两自由度动力学模型,并将路面不平度和行驶速度结合,构造出路面位移激励,得到对应的1/12车体响应,即得出该系统的频率响应函数.并计算出履带车辆在B、D级路面以不同速度行驶时,该悬挂系统的动态响应.     

某型步兵战车行进间射击高低机动态接触非线性计算

为建立更为准确的火炮发射动力学仿真模型,以某型步兵战车高低机齿轮与齿弧为对象,对双齿啮合接触刚度系数进行了计算,并与整体ADAMS发射动力学模型进行了耦合。建立了齿轮与齿弧有限元模型,设置齿轮与齿弧初始啮合位置为双齿啮合区,采用罚函数法,求得接触力、接触间隙、接触渗透量等双齿区域接触特性,结合Contact接触力公式计算双齿接触刚度系数。以此为基础数据,建立了ADAMS步兵战车整车刚柔耦合发射动力学模型,对火炮行进间射击过程进行动力学仿真分析; 研究了2档车速下4种中等起伏路面条件下的行进间射击结构动态响应,齿轮、齿弧之间的动态间隙对火炮俯仰部分的空间指向的影响,分析结果表明,计算的高低机双齿啮合接触刚度系数能有效反映行进间射击过程中的动态特性,并为实现高机动条件下的高精度打击能力、提高射击精度提供数据基础。