基于分段啮合刚度的双圆弧斜齿轮转子系统的振动响应分析

以双圆弧斜齿轮平行轴转子系统为研究对象,结合其啮合过程的变形特点,导出了其动能和势能的计算公式,根据拉格朗日方程建立了齿轮啮合的动力学模型;根据转子系统齿轮多点和多齿的啮合特点,采用分段式的方法计算其啮合刚度,将其与动力学模型相结合,采用有限元法,求解平行轴转子的弯曲振动和弯扭耦合振动特征值,并分析了系统在不平衡力作用下随激振频率变化的振动响应曲线.研究表明,采用分段式计算啮合刚度的方法来分析双圆弧齿轮是可行的,以此为根据求解的响应曲线符合转子动力学的振动规律,可为双圆弧齿轮平行轴转子系统的动力学分析提供理论基础.     

齿轮轴承转子系统支撑刚度特性研究

建立考虑齿轮-轴承转子系统多刚体、多柔体及刚柔耦合的动力学模型,并采用不同轴承刚度计算方法获得支撑刚度。在此基础上,研究系统支撑刚度对齿轮动态啮合力及振动位移等响应的影响规律,并与理论值对比分析。研究结果表明:刚性体模型仿真结果与理论值相比数值普遍偏大,而柔性体仿真结果与理论值基本一致;齿轮-轴承转子系统支撑刚度对齿轮动态响应产生较大影响,支撑刚度取3倍齿轮啮合刚度时,齿轮振动角速度等值与理论值基本相符。因此,利用柔性体模型并选择合理的支撑刚度对齿轮-轴承转子系统的动力学仿真分析具有实际意义。     

双圆弧齿轮的啮合刚度计算

本文在三维有限元法对双圆弧齿轮变形研究的基础上,分析了双圆弧齿轮三种典型啮合过程和啮合刚度的变化规律,提出了啮合刚度计算方法和适用于GB12759—91型双圆弧齿轮啮合刚度计算公式,并给出了三个算例,绘出了啮合刚度函数变化曲线。本文的研究对双圆弧齿轮动力特性研究和计算机仿真研究提出了理论依据。     

五平行轴压缩机齿轮系统非线性动力学特性研究

齿轮啮合式多平行轴高端压缩机在现代能源装备中十分重要,具有效率高,造价低,结构紧凑优点,其重要特征是多个转子通过齿轮啮合而成,使得整个转子系统的动力学特性十分复杂,这也造成了齿轮非线性啮合特性会对机组工作性能产生明显的影响。以某五轴压缩机的齿轮系统为研究对象,建立考虑齿轮时变刚度,齿侧间隙以及齿轮啮合误差的系统动力学模型,并对建立的系统的模型进行了无量纲处理。利用数值分析方法计算分析了不同啮合频率以及不同负载作用下齿轮系统的响应特性及其复杂动力学行为。计算结果表明,由于轮齿间的啮合与冲击作用,齿轮系统会随着啮合频率的变化出现明显的非线性现象;通过控制负载可以减小齿轮的冲击现象,进而保证齿轮系统工作在特定的振动状态。     

某空气涡轮起动机转子系统动力学特性分析

行星齿轮系统是某型空气涡轮起动机的重要组件之一,涡轮转子通过齿轮系统将动力输出,涡轮转子和齿轮系统耦合在一起.将齿轮啮合简化为一种特殊支承,支承刚度通过齿轮啮合刚度在轴心方向的投影得到.根据当量齿形法,采用石川模型计算得到齿轮的形变量及啮合刚度的平均值,基于Ansys经典界面,建立涡轮转子-齿轮系统简化有限元模型,对其...     

多级人字齿齿轮传动振动特性有限元分析

采用三维实体单元有限元法,建立多级人字齿齿轮传动系统有限元模型,根据转子动力学基本理论和齿轮啮合原理,计算了考虑齿轮啮合接触的齿轮系统的固有频率和模态。研究轴承支撑刚度、Rayleigh阻尼对该齿轮转子振动特性的影响。运用此方法可以在多级人字齿齿轮传动系统设计时避开齿轮箱啮合工作频率,避免由机械共振造成的整机故障,并为齿轮箱系统故障诊断提供理论支持。     

齿轮传动系统动态特性与传动效率研究

考虑齿轮时变啮合刚度、啮合阻尼以及外部激励载荷的综合影响,建立了二级分流式双圆弧圆柱齿轮传动系统的弯曲-扭转耦合振动的力学模型和数学模型,并给出了齿轮轮齿啮合刚度、阻尼,传动轴的弯曲和扭转刚度、阻尼,以及输入和输出激励的计算方法;建立了变速箱传动系统传动效率的仿真模型;利用Matlab编程,采用子空间迭代法对系统的固有特性进行计算,同时对此系统的稳态响应进行了求解并分析比较了啮合刚度、啮合阻尼及外载荷、螺旋角等对它们的影响。最后对模型的传动效率进行了仿真计算,证明了传动轴弯曲变形参数对扭转振动的影响不能忽略。研究结果对于指导变速箱设计、完善系统效率仿真模型以及提高系统效率仿真精度具有重要的理论价值。     

含轮齿剥落的齿轮系统动力学故障模拟

利用计算机对齿轮传动系统进行动态仿真,建立了考虑轮齿啮合摩擦力的直齿圆柱齿轮转子-轴承系统的动力学模型,根据不同接触位置上扭转啮合刚度的值,通过采用Matlab数值计算方法求解系统的时变非线性微分方程,模拟在扭转激励下,有剥落缺陷系统的动态响应,通过比较得到其与无缺陷系统响应的不同.仿真计算结果表明,该模拟方法能对齿轮传动系统的动力学性能做出较为全面的预测,为齿轮故障诊断提供参考.     

齿轮-转子系统的振动特性分析

根据转子动力学和齿轮啮合的基本原理,建立了考虑陀螺力矩的齿轮转子系统的动力学模型,以此求得齿轮转子啮合刚度矩阵和阻尼矩阵。探讨了啮合刚度、支承刚度对系统固有频率以及系统稳定性的影响。结果表明齿轮的啮合刚度对弯曲振动以及弯扭耦合振动固有频率的影响不大,而当啮合刚度介于2×105~2×108之间时,对弯扭耦合振动的相对稳定性却有较大的影响;另增大支承刚度,固有频率相应提高;减小跨距可以提高系统的稳定性。分析结果对工程应用具有重要的意义。     

不同自由度耦合斜齿轮转子系统的振动特性

以一个两对斜齿轮耦合的三平行轴转子系统为研究对象,考虑静态传递误差和齿轮几何偏心等因素的影响,建立了全自由度通用齿轮啮合动力学模型。将其与转子系统有限元模型进行耦合,建立了平行轴系齿轮转子系统有限元模型。转子系统采用梁单元模拟,齿轮之间的啮合通过啮合刚度矩阵和阻尼矩阵模拟,并分析了不同自由度耦合下系统的固有特性和振动响应特性。研究结果表明,考虑弯扭耦合和弯扭轴摆耦合会产生较多的弯扭耦合频率,响应计算结果出现的峰值点均对应系统的固有频率,而考虑弯扭轴摆耦合可以更好地表征系统的不同自由度的耦合振动情况。此研究结果可为齿轮耦合转子系统设计提供参考。     

双圆弧齿轮啮合点载荷分配研究

不同齿数的双圆弧齿轮啮合传动时,由于齿宽不相同,轮齿在受力时的弯曲变形也不相同,则轮齿每个啮合点处的接触应力不相同。建立双圆弧齿轮啮合点接触力的数学模型,并根据弹性力学和材料力学计算出了轮齿弯曲刚度,通过实例计算获得了不同齿数、模数及重合度时双圆弧齿轮各啮合点处的接触力。研究结果将为双圆弧齿轮齿廓修形及提高齿轮承载能力提供依据。     

一种面齿轮传动时变啮合刚度数值计算方法

准确计算时变啮合刚度是齿轮动力学研究的基础。提出了一种面齿轮传动时变啮合刚度数值计算新方法。以直齿圆柱齿轮为例,建立合理的有限元模型,得到直齿圆柱齿轮的时变啮合刚度曲线,并将其与ISO6336方法计算结果进行对比,验证了该啮合刚度计算方法的正确性及有限元模型的精确性。应用该数值计算方法,研究面齿轮传动时变啮合刚度变化规律,得到了精确的面齿轮传动时变啮合刚度曲线。研究结果为面齿轮传动的动力学分析及设计提供参考。     

含间隙和时变刚度的齿轮机构振动特性分析及实验研究

以齿轮系统动力学和非线性动力学理论为基础,针对齿轮机构时变啮合刚度和齿侧间隙耦合作用的具体特点,并考虑油膜挤压刚度,提出了基于轮齿弹性振动及单、双齿啮合区变化的齿轮机构多体弹性非线性动力学模型,用GEAR方法对其在某些参数域中进行了非线性振动研究,得出不同的参数对齿轮机构动力学特性的影响,并提出了实验方案。     

高重合度摆线内齿轮副时变啮合刚度计算与齿间载荷分配研究

高重合度摆线内齿轮副时变啮合刚度计算和齿间载荷分配是其动力学分析和强度设计的基础,由于是多齿啮合,齿间载荷分配非常复杂,属于静不定问题。结合现有文献,考虑了真实的过渡曲线和精确的轮齿建模,采用更为准确的齿面赫兹接触刚度计算方法,基于势能法建立了与摆线齿形相适应的单轮齿对啮合综合刚度模型,针对该齿轮副的传动特点,构建了其变形协调方程,提出了多齿啮合齿间载荷分配模型。为验证所建模型的正确性并提高仿真分析效率,在ABAQUS中利用Python脚本编程进行二次开发,实现了精确化建模、参数化分析和自动化操作,根据齿轮加载接触分析结果和基于有限元法的轮齿对受载啮合刚度计算方法,得到了不同负载转矩作用下单轮齿对、多轮齿对的啮合综合刚度和轮齿啮合力。对比表明,计算结果趋势吻合、数值接近,验证了建模分析的正确性,可为动力学分析和强度计算提供基础。     

含柔性转子的齿轮-轴承系统动态特性分析

为了分析齿轮系统动力学中的全耦合振动,提出采用虚拟样机建模的方法,将柔性转子引入到啮合耦合系统中,考虑齿轮时变啮合刚度、齿侧间隙和轴承间隙的影响,建立齿轮-柔性转子-轴承系统虚拟样机模型,通过求解模型的动力学方程得到系统的非线性动力学响应。仿真结果表明:考虑柔性转子的耦合系统,啮合冲击峰值下降明显;转子柔性增加,齿轮低频扭转振动出现"拍"现象;高速轻载时啮合振动非线性特性增强;轴承间隙增大使啮合力振动幅值显著增大。     

渐开线齿轮传动的扭转刚度研究

齿轮传动刚度的计算对于动力传动系统的振动噪声研究具有重要意义,基于Abaqus软件的有限元计算研究了渐开线齿形的直齿轮啮合扭转刚度。研究中,采用了接触模型处理了齿与齿之间的啮合关系,得出单齿模型整个啮合周期内多个状态下的扭转刚度结果,分析了齿轮刚度计算的石川公式,并与有限元计算结果进行了比较,分析了精度和误差来源。还采用接触有限元模型计算了全齿轮模型啮合刚度,得出直齿轮啮合刚度的变化规律。根据直齿轮有限元计算结果,给出了斜齿轮啮合扭转刚度的快速计算方法。     

基于有限元法的疲劳点蚀斜齿轮时变啮合刚度分析与试验研究

疲劳点蚀斜齿轮啮合刚度计算是齿轮故障动力学分析的重要基础.基于有限元的斜齿轮啮合刚度计算方法,建立了正常齿轮和疲劳点蚀齿轮的有限元模型.通过有限元模型计算,得到了齿面法向接触力和综合弹性变形量;并根据啮合刚度计算方法,得到了齿轮的单齿啮合刚度和多齿综合啮合刚度.分析不同点蚀剥落长度和宽度对齿轮啮合刚度的影响得知,剥落长度和宽度对齿轮啮合刚度影响较大;而且剥落长度会影响齿轮啮合刚度的变化区域.通过疲劳点蚀试验证明,齿轮啮合刚度的减小使得齿轮振动冲击响应增大.     

功率分流式齿轮系统均载特性影响因素分析

为了提出功率分流式齿轮系统有效的均载方法,对其进行了均载特性影响因素分析。采用动力学分析方法,建立了功率分流式齿轮系统动力学模型,通过对齿轮副特征矩阵进行装配快速的形成了系统动力学方程,并对动力学模型中激励参数的计算进行了分析。通过定义均载系数衡量均载性能,啮合误差、耦合刚度、支撑刚度和转速被认为是影响均载的主要因素,分析了其对均载系数的影响规律。研究得出:减小啮合误差和耦合刚度、增大支撑刚度,以及选取合适的工作转速有利于提高功率分流式齿轮系统的均载性能。提出的有效均载方法包括:提高加工精度,设计合理结构使系统具有软耦合、硬支撑,选取合适工作转速。     

刚度变化下直升机行星齿轮-转子系统非线性动力学

建立了行星齿轮-转子系统的非线性动力学模型,系统模型将内啮合刚度嵌入齿圈刚度进行建模,考虑了转子扭转效应、齿侧间隙、时变啮合刚度和综合传动误差等因素.采用分岔图、最大李雅普诺夫指数(LLE)、庞加莱截面图和相图来分析响应特征.研究齿轮与转子间扭转振动位移响应,分析了旋翼轴与传动轴扭转刚度比变化影响规律.研究发现,系统具有非线性动力学特性,通过准周期分岔和倍周期分岔进入混沌运动,获得了系统避免失稳的刚度比阈值区间.研究为直升机主减速器行星齿轮-转子系统的动力学设计和扭转振动控制提供了参考.     

齿轮传动转子系统弯扭耦合振动研究

为分析齿轮传动复杂轴系的振动问题,根据有限元法和拉格朗日法,考虑陀螺效应、油膜支承等因素,得到了转子-轴承系统的弯扭耦合振动模型;在此基础上,根据齿轮副运动过程中啮合刚度和啮合阻尼的变化,得到了齿轮副系统的弯扭耦合振动模型。然后,根据齿轮副的实际排列方式,引入方位角,使得转子模型与齿轮副模型坐标统一化,并将其耦合到一起,得到了更加接近实际的齿轮转子模型,并且计算了其临界转速和振型。研究结果表明,耦合后转子的临界转速低于单转子的临界转速,齿轮传动对转子轴系振动有着明显影响。