齿轮的误差对啮合冲击的影响

齿轮噪声产生的一个主要原因是齿轮的啮合冲击，本文着重讨论啮合冲击的产生，以及齿轮的误差、弹性变形对啮合冲击的影响，从齿轮啮合原理解析地表示他们的数学关系，为定量地研究齿轮的噪声和振动机理打下了理论基础。     

齿轮加速度噪声的研究

本文重点研究了齿轮啮合时由于冲击产生的加速度噪声,利用齿轮有误差,加载变形后齿轮的几何关系计算齿轮冲击加速度,并利用声学理论计算齿轮啮合冲击时产生的声压,由此可以定量地研究齿轮的几何参数、误差以及弹性变形对噪声的影响。     

考虑啮入冲击作用下减速器的振动噪声分析

以单级圆柱齿轮减速器为研究对象,综合考虑齿轮啮合过程中轮齿时变啮合刚度、误差及啮入冲击的影响,建立了传动系统动力学模型。以轴承动载荷为激励,采用FEM/BEM方法计算了减速器振动辐射噪声,得到齿轮箱声场场点的噪声谱,分析了啮入冲击对减速器振动噪声的影响;阐述了箱体辐射噪声的影响因素,对多工况下齿轮箱振动噪声辐射进行了计算,得到了噪声辐射随齿形误差及负载的变化规律,为减速器的减振降噪设计提供了理论依据。     

CAT技术在变速箱噪声测试中的应用

为了实现对汽车变速箱总成振动噪音的定量测量和定位判断,根据线性系统振动噪声的频谱叠加机理分析,阐述了变速箱各档配对齿轮啮合频率与啮合噪声外在表现的联系,研究了基于FFT实现的变速箱齿轮噪声CAT测试系统,并对有关误差进行了分析.实验数据证明,该系统能够满足工业生产的实时测试要求.     

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。     

渐开线直齿轮的啮合冲击研究

本文用解析的方法,研究了直齿轮振动中的一种重要激励项——啮合冲量,找出了齿轮的误差、变形以及齿面载荷与啮合冲击的时间、冲击力以及啮合冲量之间的定量关系。从而为进一步研究齿轮的啮合冲击振动创造了条件。通过分析不同精度齿轮的基节误差对啮合冲量的影响,说明了精度高的齿轮应采用齿廓修形的方法以减小传动中的啮合冲击。     

齿轮减速器振动噪声预估公式定制方法研究

以单级齿轮减速器为研究对象,综合考虑齿轮时变啮合刚度、误差与轴承支撑等因素,通过齿轮系统动力学方法求解齿轮箱动态激励,采用FEM/BEM方法对其噪声辐射进行了数值预估。通过对比数值仿真与Kato公式计算在噪声值及变化趋势的一致性,验证了基于数值模拟方法进行减速器噪声预估公式拟合的可行性。分析了齿轮减速器振动噪声随齿轮精度等级的变化规律,建立了齿轮精度等级与减速器振动噪声的映射关系。依据齿轮误差与转速和负载的耦合作用关系,拟合了考虑齿轮精度等级的减速器噪声预估公式,实现了由减速器基本系统参数即可直接预测其辐射噪声的功能。开展了减速器振动噪声测试实验,对实验结果与拟合公式计算结果进行了对照,验证了拟合公式预估结果的准确性。     

多级齿轮装置噪声与振动的研究

长期以来,关于一对啮合齿轮产生的噪声与振动已经进行了很多系统的研究,并且基本上弄清了噪声的声源,产生机理及其特性.然而多级齿轮装置的噪声与振动,几乎还没有进行研究.本文在汽车变速齿轮装置的样机上,对多级齿轮装置的振动源和噪声源,齿轮噪声的传播路径以及齿轮箱辐射噪声的性质从理论上和实验上进行了研究,阐明了空气传播噪声和固体传播噪声,并提出了齿轮箱设计时的注意事项.     

混合修形斜齿轮转子系统振动特性分析

由于制造、安装误差和轮齿变形等因素,齿轮在啮合过程中难免产生振动、冲击和噪声,对斜齿轮齿廓进行适当修形可以有效改善啮合状态,提升传动的平稳性.基于轮齿承载接触分析理论提出含齿顶修形和齿向修形两种方式的斜齿轮混合修形方法,建立计算考虑混合修形的斜齿轮时变啮合刚度模型,并通过ANSYS验证了该模型的有效性;基于提出的模型分...     

转速与负载对减速器振动噪声的影响研究

以单级圆柱齿轮减速器为研究对象,综合考虑齿轮时变啮合刚度及误差激励的影响建立了传动系统动力学模型。以轴承动载荷为激励,采用FEM/BEM方法对减速器振动噪声辐射进行了分析,得到了齿轮箱节点动响应时域历程及声场场点噪声谱,论述了激励中各谐波成分对齿轮箱振动噪声辐射的影响。对多工况下齿轮箱振动噪声辐射进行了计算,就转速及负载对减速器振动噪声的影响做出了分析,得到了系统动载荷随转速的变化规律,噪声辐射随负载变化规律以及齿轮箱共振频带分布,为减速器的减振降噪设计提供了理论基础。     

An improved time-varying mesh stiffness algorithm and dynamic modeling of gear-rotor system with tooth root crack

When a tooth crack failure occurs, the vibration response characteristics caused by the change of time-varying mesh stiffness play an important role in crack fault diagnosis. In this paper, an improved time-varying mesh stiffness algorithm is presented. A coupled lateral and torsional vibration dynamic model is used to simulate the vibration response of gear-rotor system with tooth crack. The effects of geometric transmission error (GTE), bearing stiffness, and gear mesh stiffness on the dynamic model are analyzed. The simulation results show that the gear dynamic response is periodic impulses due to the periodic sudden change of time varying mesh stiffness. When the cracked tooth comes in contact, the impulse amplitude will increase as a result of reductions of mesh stiffness. Amplitude modulation phenomenon caused by GTE can be found in the simulation signal. The lateral–torsional coupling frequency increases greatly within certain limits and thereafter reaches a constant while the lateral natural frequency nearly remains constant as the gear mesh stiffness increases. Finally, an experiment was conducted on a test bench with 2 mm root crack fault. The results of experiment agree well with those obtained by simulation. The proposed method improves the accuracy of using potential energy method to calculate the time-varying mesh stiffness and expounds the vibration mechanism of gear-rotor system with tooth crack failure.     

基于增量谐波平衡法的复合行星齿轮传动系统非线性动力学

建立了包含时变啮合刚度、齿侧间隙与综合啮合误差的Ravigneaux式复合行星齿轮传动系统纯扭转动力学模型。运用增量谐波平衡法对系统运动微分方程组进行求解,得到系统的基频稳态响应。研究了时变啮合刚度、外部激励、齿侧间隙等参数的变化对系统动力学特性的影响。研究结果表明,间隙的存在使得复合行星齿轮系统的频响曲线出现了幅值跳跃与多值解等典型非线性特征,系统参数的共同作用使得复合行星齿轮系统出现了丰富的非线性动力学行为。利用本文的方法可以获得系统任意精度的近似解,为控制系统的振动与噪声,实现复合行星齿轮传动系统动态设计奠定基础。     

内激励作用下齿轮箱动态响应与振动噪声分析

综合考虑齿轮时变啮合刚度及齿轮误差等内部激励的影响,建立了齿轮箱稳态动响应分析模型。采用模态叠加法进行求解,得到了齿轮箱节点位移动响应时域历程,对激励中各谐波成分对齿轮箱动响应的影响做出了分析。采用声固耦合的方法对齿轮箱噪声辐射进行求解,得到了齿轮箱噪声谱。计算了齿轮箱各板面对声场总声压的贡献度,依据板面贡献度计算结果,提出了模型改进方案,并对各改进方案的降噪效果做出了评估,为齿轮箱的设计提供了理论依据     

星轮偏心误差对浮动式星型齿轮传动动态特性的影响

以太阳轮浮动式星型齿轮传动系统为研究对象,基于集中参数理论,建立了星型传动广义动力学模型,建模中考虑了齿轮制造偏心误差、时变啮合刚度以及间隙浮动机构等因素。采用数值解法对系统的动力学微分方程进行求解,获得了系统的受迫振动响应,利用时间历程、相平面、Poincare截面图及Fourier频谱分析了系统的动态特性。着重研究各星轮偏心误差及间隙浮动机构对星型轮系动态特性的影响规律。结果表明:星轮偏心误差增强了系统振动;不同位置、不同数量的星轮偏心误差作用,对应的系统动态响应不同;间隙浮动结构影响了系统的稳定性,不利于振动噪声的控制。     

齿轮箱声固耦合系统噪声辐射研究

综合考虑齿轮时变啮合刚度及齿轮误差的影响建立了齿轮系统动力学模型,计算得到了齿轮系统动载时域历程。建立了齿轮箱声固耦合系统模型,采用边界元法对其噪声辐射进行求解,得到了齿轮箱噪声谱及各板面对声场总声压的贡献度。依据板面贡献度计算结果,对齿轮箱结构进行适当改进,对结构的改进及结构阻尼对降噪效果做出了分析,就不同齿轮类型对齿轮箱噪声辐射的影响进行了讨论,为齿轮箱的设计提供了理论依据。     

斜齿轮动力学建模中啮合刚度处理与对比验证

为准确建立斜齿轮动力学模型,更好分析斜齿轮系统振动特性,提出基于轮齿承载接触分析、考虑齿轮轴扭转变形的轮齿啮合刚度计算方法。分析国内文献普遍采用的基于啮合刚度分解建立斜齿轮动力学模型,指出其与理论力学相悖之处,提出基于力、振动位移分解法建立综合考虑时变啮合刚度激励、啮入冲击激励的斜齿轮啮合型弯-扭-轴耦合振动模型。以某斜齿轮副为例进行的仿真计算结果表明,基于承载接触分析的轮齿啮合刚度计算方法能准确、方便求得轮齿啮合刚度,文献[8]动力学响应结果与理论实际存在明显差别,而基于力、振动位移分解法的响应则能与理论实际较好吻合。     

新型少齿差减速器动态特性分析及实验研究

摘 要 针对某新型少齿差行星减速器,进行了不同啮合位置时的多体接触有限元分析,求得轮齿时变啮合刚度,采用动力接触有限元法计算齿轮啮合冲击激励,得出包括时变刚度激励、误差激励、啮合冲击激励的齿轮啮合内部动态激励。建立减速器的有限元动力分析模型,在综合考虑内部激励和外部激励的情况下计算了减速器的时域和频域响应及加速度级1/3倍频程结构噪声。利用振动测试分析仪对新型少齿差内啮合减速器进行测试分析,并与有限元计算结果进行对比,二者较为吻合。     

Simulation of crack propagation in spur gear tooth for different gear parameter and its influence on mesh stiffness

Most of the gear dynamic model relies on the analytical measurement of time varying gear mesh stiffness in the presence of a tooth fault. The variation in gear mesh stiffness reflects the severity of tooth damage. This paper proposes a cumulative reduction index (CRI) which uses a variable crack intersection angle to study the effect of different gear parameters on total time varying mesh stiffness. A linear elastic fracture mechanics based two dimensional FRANC (FRacture ANalysis Code) finite element computer program is used to simulate the crack propagation in a single tooth of spur gear at root level. A total potential energy model and variable crack intersection angle approach is adopted to calculate the percentage change in total mesh stiffness using simulated straight line and predicted crack trajectory information. A low contact ratio spur gear pair has been simulated and the effect of crack path on mesh stiffness has been studied under different gear parameters like pressure angle, fillet radius and backup ratio. The percentage reduction of total mesh stiffness for the simulated straight line and predicted crack path is quantified by CRI. The CRI helps in comparing the percentage variation in mesh stiffness for consecutive crack. From the result obtained, it is observed that the proposed method is able to reflect the effect of different gear parameters with increased deterioration level on total gear mesh stiffness values.