齿轮系统的拍击振动分析模型

在考虑主动轴驱动转矩波动及齿轮副齿侧间隙的情况下，建立了单间隙齿轮系统拍击振动分析的集中质量模型，该模型具有3个转动自由度。利用碰撞动力学原理给出了齿轮副相互碰撞前后的速度映射关系。计算结果表明，当激励幅值较小时，齿轮副处于齿面啮合状态，系统表现为与激励周期相同的单周期振动；当激励幅值较大时，齿轮系统表现为时而齿面啮合、时而脱啮碰撞状态且无规律，为典型的混沌状态；当激励幅值很大时，齿轮系统处于非正常啮合状态且脱啮碰撞，系统呈周期或拟周期振动。     

齿轮传动系统碰撞振动特性研究

针对在高速轻载条件下,齿轮传动系统出现的碰撞振动现象。以直齿轮传动系统为研究对象,结合Hertz接触理论,构建了系统碰撞振动分析模型。在轻载条件下,就不同转速及负载对齿轮副碰撞振动的影响进行了分析。研究发现载荷较小时轮齿间产生碰撞振动现象,啮合力频谱出现1/3次谐波,此时表现出极强的非线性,随转速的增加,碰撞力幅值逐渐增大,脱啮时间逐渐减小;随负载逐渐增加齿面依次经历了双侧碰撞,单侧碰撞以及正常啮合三个阶段,当负载达到碰撞振动门槛值时,齿轮副开始正常啮合。该研究成果为齿轮系统的减振降噪提供了理论依据。     

齿轮系统Rattling动力学行为研究

在考虑主动轴驱动转矩波动及齿轮副齿侧间隙的情况下,建立了单间隙齿轮系统Rattling分析的集中质量模型。计算了不同激励频率下齿轮系统振动性态随着激励幅值的增大而变化的规律。从计算得到的齿轮系统工作状态图,分析了齿轮系统振动噪声随着激励频率增大而变化的规律。计算结果还表明:激励频率在366.5 rad·s～1以下时,随着激励幅值的增大,齿轮系统由完全啮合状态的单周期振动直接激变为时而啮合时而脱啮碰撞状态的混沌振动,而在这一混沌区域内还有可能出现周期窗口;在完全脱啮的状态下,随着激励幅值的增大,某些激励频率下,依次出现单周期、三周期之后变为混沌振动;某些激励频率下,依次出现单周期、二周期、四周期的周期倍化变为混沌振动;以固有频率激振时,齿轮副在时而啮合时而脱啮碰撞的状态表现为四周期的周期振动,而且随着激励幅值的增大还会出现齿轮副完全啮合的单周期振动,之后又激变为完全脱啮的混沌振动,表现为更加复杂的非线性特征。     

转速激励下齿轮系统拍击振动的分岔特性

在考虑齿轮轴偏心质量、主动轴转速波动、轮齿时变啮合刚度及齿轮副齿侧间隙的情况下,建立了齿轮传动系统拍击振动分析的集中质量模型。计算了主动轴转速波动激励下齿轮传动系统振动性态随负载力矩变化的分岔规律。计算结果表明,随着负载力矩的减小,齿轮副依次出现三种振动状态,即:①完全啮合的振动状态; ②仅有齿面碰撞的脱啮碰撞振动状态;③同时具有齿面碰撞和齿背碰撞的脱啮碰撞振动状态。通过倍周期分岔, 系统振动由周期转变为混沌,而在混沌区域中还存在一些周期窗口。齿轮副在振动状态转变的过程中均出现了跳跃现象,而跳跃过程的振动周期并不改变。分岔过程揭示出系统具有复杂的非线性特征。     

基于齿背接触刚度的高速斜齿轮瞬态振动特性

为了分析基于齿背接触刚度的高速斜齿轮瞬态振动放大特性,针对高转速瞬态工况下斜齿轮齿面啮合-脱啮-齿背接触的齿面实际承载接触状态,建立了同时考虑啮合时间与齿面振动位移耦合机理的斜齿轮动态啮合刚度。在细化考虑齿背啮合机理、基于齿背实际啮合刚度的模型基础上,进一步建立斜齿轮啮合型瞬态振动模型,并在此基础上展开不同齿侧间隙以及齿背接触对系统瞬态振动特性影响分析研究。搭建封闭功率流式斜齿轮瞬态扭转振动测试试验台,对基于齿背接触刚度的斜齿轮瞬态振动特性进行了验证。该研究具有较好的理论研究意义,有利于斜齿轮传动系统在航空传动、新能源传动系统上的应用推广,进一步提升高转速齿轮系统的瞬态振动噪声品质。     

齿轮系统轮齿啮合过程的动力学分析

考虑了齿轮的制造、安装误差及齿轮系统外部载荷因素,将齿轮轮齿等效为单侧接触弹簧,建立了齿轮系统基于轮齿啮合过程的动力学分析模型,并根据啮合过程中可能出现的啮入和啮出冲击、脱齿、齿面碰撞等情况,给出了用状态系数描述的动力学方程.在状态空间上对齿轮啮合过程的相轨迹进行了定性分析,根据分析结果,说明了因齿轮误差和轮齿脱齿产生...     

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。     

单级齿轮系统的拍击振动模型

在考虑不平衡质量、主动轴转速波动和齿轮副齿侧间隙的情况下,建立了单级齿轮传动系统的拍击振动模型,模型具有3自由度,1个旋转和2个沿啮合线方向的平移。推导出了相邻两次碰撞之间的映射关系式。根据计算结果,系统的拍击振动周期与激励周期有关;在某一转速下,拍击周期等于激励周期,而在另一转速下,拍击周期是激励周期的两倍。系统处于拍击状态时,齿面碰撞和齿轮正常啮合交替出现。     

低速重载齿轮齿条传动机构混合弹流润滑分析

低速重载齿轮齿条传动机构广泛应用于矿山、水利等升降系统中,但由于其工况恶劣,极易发生磨损、胶合。以三峡升船机的大模数齿轮齿条传动机构为研究对象,建立瞬态混合弹流润滑模型,分析了其啮合过程中的润滑状态,并研究转速、齿面线接触载荷以及齿面粗糙度对润滑状态的影响。结果表明:在一个啮合周期中,啮入点是低速重载齿轮齿条在啮合过程中的危险点;在低速、重载工况下,齿面线接触载荷对啮入点润滑状态几乎不产生影响,而齿轮转速与齿面粗糙度对啮入点膜厚比的影响显著;另外,粗糙度纹理方向也会影响齿面润滑状态,其中横向粗糙度纹理能够使齿面具备较大的膜厚比,改善其润滑状态。     

基于接触有限元的齿轮-转子系统动态特性分析

考虑齿轮-转子系统各部件的弹性,基于接触有限元理论提出一种能够高保真模拟齿轮副连续啮合过程的动态特性分析方法。该方法利用实体有限元进行系统建模,可体现各部件的结构特征;基于接触有限元进行啮合过程仿真,可模拟系统的时变刚度、啮合冲击等真实激励进而得到全面准确的响应信息。以一直齿轮-转子系统为例进行啮合过程的数值仿真,利用中心差分法求得系统各动力学参量在时域上的响应,通过中心距偏差、动态传递误差、动态接触力等参数分析系统的弯曲振动、扭转振动、齿轮副的啮合特性及其耦合关系。研究结果表明：考虑各部件尤其是转子的弹性后,系统的非线性振动特性显著,齿轮副啮合存在明显的双边冲击及脱啮现象。     

扭矩波动对齿轮时变系统拍击门槛转速的影响

建立了具有时变啮合刚度的二级齿轮系统的动力学方程式,它是一个具有时变系数的线性动力系统。用算符分解算法(AOM)研究了扭矩波动和时变啮合刚度对拍击门槛转速的影响。根据计算结果发现,时变啮合刚度可以导致拍击;齿轮啮合频率等于派生系统的固有频率引起的共振是产生拍击的原因之一;低速端的扭矩波动对系统拍击门槛转速影响较小,而高速端的扭矩波动对拍击门槛转速影响较大;在大部分情况下,考虑时变啮合刚度的二次谐波分量后,拍击门槛转速稍有下降。     

单级齿轮系统拍击特性研究

用数值仿真法和映射法研究了齿轮系统的拍击振动特性。通过研究每一次碰撞之间的映射关系、每一拍击周期之间的映射关系,得出的结论是:激励幅值的大小是影响系统拍击性能的一个重要因素;当激励幅值增大时,齿轮碰撞速度也增大,在一定条件下,将发生齿背碰撞;当激励幅值变化时,齿轮系统的初始脱齿状态也将发生变化,由此导致系统产生1周期、2周期、多周期甚至准周期拍击振动;转速波动的二次谐波分量对系统拍击性能的影响与基频分量的影响基本相同,因此,忽略二次谐波将导致较大的误差。用周期性拍击过程之间的映射关系研究齿轮系统的拍击特性,会带来很大的方便。     

传动比对齿轮时变系统拍击门槛转速的影响

建立了具有时变啮合刚度的二级齿轮系统的动力学方程式。由于齿轮副啮合刚度的影响,动力学方程式代表了一个具有时变系数的线性动力系统。用算符分解算法(AOM)得到了系统的近似解析解,并研究了传动比和时变啮合刚度对拍击门槛转速的影响。根据计算结果分析,时变啮合刚度可以导致拍击;齿轮啮合频率等于派生系统的固有频率引起的共振是产生拍击的原因之一;增大从动齿轮的齿数、或者增大传动比,一般情况下,可导致拍击门槛转速下降;增大低阶模态阻尼,能够增大拍击门槛转速。     

齿廓误差对齿轮时变系统拍击门槛转速的影响

建立了具有时变啮合刚度的二级齿轮系统的动力学方程式。用算符分解算法（AOM）研究了齿轮啮合误差和时变啮合刚度对拍击门槛转速的影响。结果表明,时变啮合刚度和齿面误差可以导致拍击;齿轮啮合频率、或者齿面误差频率等于派生系统的固有频率引起的共振是产生拍击的原因之一;低速端的齿面误差对系统拍击门槛转速影响较小,而高速端的齿面误差对拍击门槛转速影响较大;齿面误差对拍击门槛转速的影响不仅与自身的变化频率、幅值大小有关,更重要的是与时变频率及其组合频率有关。     

二齿差行星减速器齿轮承载能力的计算

在少齿差行星减速器内啮合传动中,存在多对接近啮合的小间隙齿面于理论啮合点左右,轮齿受力产生的微小变形使得某些对齿面相互接触进入啮合状态。多对轮齿同时啮合,使得传动能力明显提高,而它的力学计算属于超静定问题。本文介绍利用有限元分析软件COSMOSDesignSTAR分别计算一对齿啮合和多对齿啮合的承载差别,来说明二齿差行星减速器的承载能力比起常规算法所得到的承载能力的提高量。     

磁电式双转速传感器测量技术研究

通过分析瞬时转速测量误差，提出了一种精确测量发动机飞轮瞬时转速的方法——双传感器法，并进行了模拟试验，与传统转速测量方法作了对比。试验结果表明双传感器法可以消除齿圈加工及磨损造成的角度误差，并同时使圆周齿数相对增加一倍，提高了瞬时转速测量分辨率。     

渐开线高速齿轮的修形设计

根据材料力学和接触有限元理论分析轮齿的变形刚度 ,进而获得轮齿的最大修形量和修形曲线 ,结合实际经验公式 ,得出一种求解渐开线高速齿轮齿部修形的设计方法 ,并应用于工程实际。     

轮对扁疤对高速列车转向架振动特性的影响

为准确预测高速列车轮对擦伤对车辆性能的影响,基于车轨耦合动力学和非赫兹接触理论,对新旧两种轮对扁疤的几何外形进行数值描述,建立了考虑轮对扁疤的高速列车动力学模型,分析了轮对扁疤激扰对车辆走行部的影响。结果表明,旧扁疤对走行部冲击要大于新扁疤,随着扁疤尺寸的增大,走行部各部件受到的冲击载荷与振动加速度逐渐增大;随着速度增大,轮轨间垂向冲击先增大、后减少;当扁疤长度为10mm,速度为100km/h 时,轮轨垂向力达到最大值;随着速度增加,走行部簧下部件与簧上部件的振动特性差异不断加大。以轮轨垂向力为判断标准时,轮对扁疤尺寸应限制在30mm以内。     

高速高温及冲击条件下减速器齿轮的设计分析

对高速高温有快速起动条件下齿轮的设计进行了分析。并结合实例在传动型式，速比分配、材料及参数选择、均载等方面给予了较详细的说明。