载重汽车驱动桥的动力学特性分析

基于多体动力学理论,建立了驱动桥系统分析模型。在综合考虑了壳体和各个传动件引起的系统变形的基础上,分析得到了主减速器齿轮副的传递误差、齿面接触斑点、振幅等评价驱动桥动力学特性的因素,以及驱动桥整体传动系统的振动频率与动态响应和桥壳的受力变形。研究了主减速器弧齿锥齿轮振动变形对驱动桥系统动力学特性的影响。针对分析结果中出现的轮齿啮合质量的缺陷,进行齿轮的修形优化。对比修形前后的分析结果,提出了改善齿轮副传动质量的修形方案。该方案提升了驱动桥主减速器的动力学特性,并为驱动桥整体动力学性能改善和壳体的结构优化提供了依据。     

高重合度齿轮变速箱动态特性分析

基于机械动力学理论,针对某载重汽车高重合度齿轮变速箱,以MASTA为仿真分析平台,对其动态特性进行了系统研究。首先,建立了高重合度齿轮传动有限元模型,通过仿真计算,得到了较准确的轮齿啮合刚度变化规律,并应用于传递误差计算。其次,利用有限元,提取了箱体刚度矩阵、质量矩阵和节点位置信息,结合传动系耦合数学模型,对系统综合变形叠加引起的齿轮副错位量进行了分析,研究了其对变速箱动态特性参数的影响。最后,根据弹性力学理论,对加载齿面接触情况进行了分析,并通过修形,改善了齿轮啮合质量,达到了降低齿轮动态啮合力的目的。以上分析结果可为改善变速箱动态性能提供借鉴。     

轮齿弹性变形对变速箱动态特性影响研究

基于机械动力学理论,研究了轮齿受载后弹性变形对变速箱动态特性的影响。首先,通过提取壳体刚度矩阵、质量矩阵和节点位置信息,将其与传动部件虚拟装配,建立了变速箱动态分析模型。然后,通过计算因轮齿弹性变形而导致的啮合错位量、传递误差及齿面接触情况,分析了轮齿变形对齿轮副啮合质量及变速箱动态特性的影响。最后,依据弹性力学理论,通过对啮合齿轮副修形,提高了齿轮啮合质量,降低了齿轮副受载后的动态响应。文中分析结果可为有效减小轮齿弹性变形,改善变速箱动态性能提供借鉴。     

考虑系统变形的电驱动桥齿轮啮合效率研究

传动效率是电驱动桥重要性能指标之一,实际使用条件下,由于齿轮、轴、轴承以及壳体等部件的负载变形,齿轮副之间存在啮合错位。为了准确预测电驱动桥传动系的啮合效率,提出了一种考虑系统变形的电驱动桥齿轮啮合效率计算方法。首先基于传动系等效啮合模型,计算不同载荷工况下传动系每个齿轮副之间的啮合错位量,采用考虑摩擦的齿轮加载接触分析方法(FLTCA)和混合润滑摩擦系数模型对齿轮副的齿面接触力和齿面摩擦系数分布进行计算,得到系统功率损失及啮合效率。然后,与商用有限元软件计算结果进行对比,验证了计算方法的准确性。最后,针对不同载荷工况和不同转速分析了考虑和不考虑系统变形的系统啮合效率,结果表明：随着转矩的增加,系统变形增大,齿轮副之间的错位量增加,导致齿轮副之间发生偏载,齿面摩擦系数增加,系统啮合效率呈下降趋势。     

基于弹流摩擦副刚度的直齿轮修形研究

首次在直齿轮修形时考虑了弹流润滑的影响,提出用齿轮弹流摩擦副啮合刚度取代传统齿轮啮合刚度计算最大修形量进行齿轮修形的新方法。基于弹流润滑理论,将弹流油膜简化为线性化的弹簧阻尼,建立了线接触摩擦副的摩擦学―动力学耦合模型,运用数值方法求得齿面弹流摩擦副刚度;采用ISO齿轮啮合刚度定义分别计算出齿轮的啮合刚度和齿轮弹流摩擦副啮合刚度,并基于两种不同的齿轮啮合刚度计算最大修形量,进行齿轮修形;通过Creo分别建立了标准齿轮、ISO方法修形齿轮、基于弹流摩擦副啮合刚度修形的齿轮啮合模型,运用Adams和Romax对3种齿轮副的动态啮合力、角加速度和传动误差进行了仿真和比较,并将基于弹流摩擦副啮合刚度计算的最大修形量和一些工程实际修形齿轮的修形量进行了对比。结果表明,计入弹流润滑影响后,齿轮刚度明显降低,导致齿轮最大修形量增大,且基于弹流摩擦副刚度的修形效果优于ISO方法的修形效果,齿轮动力学性能和传动性能改善明显,并且修形量的理论计算值也更贴近于工程齿轮的实际修形量。     

基于动态啮合刚度的变速箱动态响应特性研究

针对汽车变速箱日益提高的NVH(噪声、振动、声振粗糙度)性能要求问题,探究了变速箱内部激励下的动态响应特性。以齿轮副传递误差作为输入条件,在齿轮副受力分析基础上采用动柔度法求解动态啮合刚度,结合传递误差和动态啮合刚度输出齿轮副动态啮合力,利用主坐标变换对齿轮传动系统动力学方程进行解耦,求解轴承处动态响应。分析了某款变速箱输出级以动态啮合刚度计算下的轴承处动态响应,并与振动响应测试结果进行对比。结果表明,以动态啮合刚度计算的轴承处动态响应结果与试验测量结果整体误差控制在3μm以内,两者一致性较好。验证了以动态啮合刚度分析变速箱动态响应的可靠性,为变速箱的设计提供了理论依据。     

基于Simulink三级行星轮边减速器动态特性建模分析

三级行星轮边减速器可负载运行且传递效率高，适合重载车辆使用，而被广泛应用。根据三级行星轮边减速器特点，对各级传递的传动比进行分析；基于石川公式法，对各级传动啮合齿轮的刚度进行分析；在传递比和刚度分析的基础上，基于Simulink建立三级轮边减速器动力学模型；选取驱动电机固定转速、波动转速等工况，采用相平面图和Poincare截面图法，对各级齿轮啮合进行分析，获取轮边减速器的动态特性。结果可知：机构在匀速运行工况下，各级传递啮合变形受到传递力矩的影响，各级传递啮合刚度在区间范围内波动，满足使用要求；齿轮副啮合变形大小由它传递的力矩决定，受齿轮啮合时变刚度影响在稳定值周围波动；机构的啮合刚度与系统的输入速度呈现正相关，同时啮合的变形量波形变化更加剧烈，其频率也更大；各级啮合齿轮副动态啮合形变虽然动态特性各不相同，但从相平面图和Poincare截面图判断系统各级齿轮传动的啮合形变是混沌的；实车测试和仿真分析结果误差控制在3%以内，表明模型分析的准确性和可靠性；分析方法和结果为此类设计提供参考。     

RV减速器传动系统动力学特性分析

为深入研究工业机器人用RV减速器动力学特性,采用集中参数法,综合考虑啮合阻尼、时变啮合刚度以及综合啮合误差,建立了RV传动耦合扭转动力学模型,通过数值解法对建立的动力学方程进行求解,得到其振动位移、振动角速度响应及各齿轮副动态啮合力。基于UG与ADAMS建立RV减速器动力学模型,进行仿真分析实验,验证动力学模型的正确性。通过改变啮合刚度分析了啮合力的变化,随着啮合刚度的增加,在一定范围内,传动过程中的啮合力更加稳定,为RV减速器的故障诊断和优化设计奠定基础。     

考虑齿厚偏差的圆柱齿轮副振动特性分析

为了研究齿厚偏差对圆柱齿轮副振动特性的影响规律,建立了考虑齿厚偏差的圆柱齿轮副啮合刚度和传递误差计算模型,分析了齿厚偏差对圆柱齿轮副啮合刚度和传递误差激励的影响;然后建立了考虑齿厚偏差的圆柱齿轮啮合副有限元模型,分析了齿厚偏差对圆柱齿轮副振动特性的影响。结果表明:随着齿厚偏差增大,齿轮副单齿啮合刚度降低,传递误差和啮合振动增大;随着螺旋角减小,齿轮副单齿啮合刚度逐渐降低,传递误差波动和啮合振动增大,同时齿轮副振动特性对齿厚偏差更加敏感;随着作用扭矩减小,齿轮副单齿啮合刚度降低,传递误差激励减小,啮合振动减小,同时齿轮副振动特性对齿厚偏差敏感性降低。     

电动汽车传动系统多工况动态传递误差分析

为探究电动汽车高速传动系统多工况下扭转振动规律和动态传递误差,建立某型电动汽车整车动力传动系统18自由度动力学模型。采用势能法计算出各级传动齿轮副的时变啮合刚度,运用切片法计算了考虑时变啮合刚度作用的各级传动齿轮副静态传递误差,并通过台架试验完成了静态传递误差检验与修正。对18自由度模型求解,得到系统的固有特性和不同工况下的动态传递误差,分析讨论了动态传递误差频谱特征。分析结果表明：各级齿轮副的异向扭转模态频率和车轮的扭转模态频率是各工况下动态传递误差频谱的主要成分,对应不同工况,各阶模态对动态传递误差的贡献量有很大不同。     

考虑热变形的直齿齿轮修形方法对其传动特性的影响研究

应用热变形理论分析了直齿轮热变形产生的齿形误差,综合考虑热变形及轮齿修形产生的齿形误差,考察了轮齿动态啮合刚度特性。建立了考虑动态啮合刚度、间隙及齿形误差等非线性因素的齿轮副动力学模型,比较不同的修形量、修形曲线在各种工况下对于直齿轮传动噪声及振动的影响,并分析了修形对于热变形导致的线外啮合冲击的改善情况,通过建模分析结果发现,正确的修形能大幅降低齿轮啮合过程中的振动及噪声。     

考虑结构柔性的行星轮系齿轮啮合特性分析与优化

以某AT变速器行星轮系为研究对象,利用有限元法分析了行星架、齿圈和壳体的动态特性.并结合模态实验,验证了壳体有限元模型的准确性.建立了AT行星轮系动力学分析模型并进行了接触斑点实验,通过仿真与实验接触斑点结果对比分析得出,小太阳轮-短行星轮、长行星轮-齿圈齿轮副的啮合斑点基本一致且存在明显的偏载现象.通过导入柔性行星架、齿圈和壳体有限元模型得到了完整的AT变速器动力学模型,重点分析了行星架、齿圈、壳体柔性对行星齿轮传递误差、啮合错位量等啮合特性参数的影响,结果表明,壳体柔性和齿圈柔性变形对齿轮啮合错位以及传递误差的影响最为显著,行星架柔性影响次之.通过提高支撑轴承刚度、轴承预紧力和齿轮参数优化的方法,改善了行星轮系齿轮啮合特性,优化了行星轮系齿轮强度以及AT变速器NVH性能.     

变速箱结构柔性对动态特性的影响分析

为了分析变速箱结构柔性对其动态特性的影响,基于多体动力学理论,建立了变速箱动态分析模型。在充分考虑了壳体、齿轮及其他各零部件柔性变形后,通过量化计算齿轮副啮合错位量、齿面接触应力、传递误差、振动位移等相关参数,分析了变速箱系统变形对动态性能的影响,并针对变速箱结构中的薄弱部分提出了改善措施。     

考虑系统啮合错位量的弧齿锥齿轮齿面设计

基于考虑系统啮合错位量的齿面接触分析原理,以某航空减速器弧齿锥齿轮齿面设计为例,分析并建立啮合错位量计算模型,计算在制造误差、装配误差及加载变形等影响因素下的系统啮合错位量,开展了考虑系统啮合错位量的齿面设计,获得了齿面接触印痕(简称TCA)、加载印痕(简称LTCA)、传动误差、齿面相对滑动速度、齿面温升及工程应用中的装配印痕和磨合印痕,生成了齿轮副加工参数。实物齿轮通过疲劳试验考核,验证了上述设计方法的准确性,对弧齿锥齿轮的设计、生产和应用提供了一种参考。     

大齿宽齿轮耦合转子系统准静态接触分析及动态特性

将大齿宽齿轮沿齿宽方向进行切片并构建一系列非线性接触单元,根据各接触单元在转子上的位置将其与Timoshenko梁单元相耦合,建立了一种齿轮耦合转子系统多点啮合准静态接触分析模型,并首次提出了齿轮副广义传递误差的概念。通过求解静力学平衡方程组,得到齿轮副啮合错位量分布和齿面载荷分布。将齿轮副动态啮合激励引入系统动力学模型,求解考虑转子系统变形的齿轮系统动态响应。通过与有限元计算结果对比,验证了准静态接触模型的有效性。分析了支承布局形式、功率传递路径和负载扭矩对系统准静态及动态特性的影响。研究表明:不同支承布局形式下齿面接触状态和系统动态特性差异明显。不同功率传递路径下系统准静态和动态特性非常接近。不同负载扭矩下齿面接触状态非常接近,然而,随着负载扭矩的增加,啮合错位量逐渐增大,系统振动逐渐增强。     

土压平衡盾构减速器三级行星齿轮传动系统动力学特性研究

采用集中质量参数法建立了土压平衡盾构减速器三级行星齿轮传动系统纯扭转动力学模型,模型中考虑了时变啮合刚度、啮合阻尼及传动误差等因素.根据盾构减速器的设计参数,求得了系统的固有频率和振型;使用变步长的Runge - Kutta法求得了传动系统各齿轮的振动位移;计算了各齿轮副的动态啮合力.进行了盾构减速器的振动测试实验,结果表明,理论分析结果与实验数据具有较好的一致性.     

基于加载传动误差的驱动桥NVH分析及性能优化

为提升汽车驱动桥NVH性能,基于实际工况,从驱动桥主减齿轮传动误差着手,建立了一种驱动桥NVH分析及性能优化方法。基于MASTA软件建立驱动桥精确模型,依据实际工况载荷计算出齿轮啮合错位量;基于实际工况对驱动桥主减齿轮进行TCA及LTCA分析,得到加载接触区及传动误差的变化规律。在此基础上,基于MASTA软件研究了驱动桥NVH仿真分析方法,得到实际工况下的驱动桥噪声曲线。建立了加载传动误差与驱动桥噪声曲线之间的影响关系,通过控制传动误差对驱动桥NVH性能进行了优化。研究为驱动桥减振降噪以及主减齿轮的修形优化提供了理论参考。     

输入转矩对驱动桥系统动力学特性的影响

在驱动桥系统中,滚子轴承是连接轴系与壳体的关键部件,其刚度具有各向耦合性和非线性特性,且与输入转矩有关。为准确高效地分析输入转矩对驱动桥系统动力学特性的影响,基于非线性轴承理论、有限元法和模态综合方法,建立包含主减速器总成、差速器总成、轮毂总成和桥壳等部件的完整驱动桥系统动力学分析模型,根据输入转矩大小的不同,定义轻载、中载和重载三种典型工况,分别计算各工况下的非线性轴承刚度,分析轴承刚度随输入转矩大小变化的特点,对驱动桥系统进行单位谐波传动误差激励下的动力学分析,研究输入转矩对驱动桥系统动力学特性的影响,分析不同工况下准双曲面齿轮动态啮合力的频响特性。计算结果表明,驱动桥系统动力学特性随输入转矩大小变化具有一定规律,能有效指导驱动桥系统的减振降噪设计,避开危险工况。     

变参数对少齿差行星减速器振动特性影响及实验

建立了一种综合考虑时变啮合刚度、啮合阻尼、啮合误差、齿侧间隙和输入转速等多参数的少齿差行星减速器弯扭耦合非线性动力学模型。分析计算了该减速器的啮合误差激励,根据啮合特性推导出时变啮合刚度,并建立系统多参数、多处非线性和多自由度的动力学微分方程。利用Matlab求解各参数对系统非线性振动特性的影响,最后进行实验进行分析验证不同转速、负载对系统振动特性的影响。结果表明:时变啮合刚度、啮合阻尼、齿轮误差、齿侧间隙及转速对减速器振动影响较大,振动实验结果与仿真分析趋势基本一致,验证仿真分析的正确性。     

渐开线少齿差行星齿轮减速器动态接触仿真分析

首先通过SolidWorks建立了渐开线五齿差行星齿轮减速器的三维模型,运用ABAQUS有限元软件对齿轮副进行了在额定工况下的动态接触仿真分析,得到轮齿从进入啮合到退出啮合全过程的动态啮合效果,得到了啮合时轮齿的接触应力和von-mises等效应力;仿真分析了渐开线少齿差行星减速器在不同载荷下的重合度,并得出了其单齿啮合刚度曲线,根据线性叠加原理,得出了渐开线少齿差行星减速器在额定载荷作用下的时变啮合刚度曲线。