行星齿轮传动系统动态均载性能与灵敏度分析

行星齿轮传动均载性能主要受到齿轮的制造和装配误差的影响。综合考虑偏心误差、装配误差以及太阳轮的轴向偏斜等因素,构建了行星齿轮机构动力学分析模型。通过求解模型,得到了各误差下系统动载荷的时域历程与频谱,分析了各误差对系统均载系数与太阳轮浮动轨迹的影响。采用有限差分法计算了各误差对系统均载系数的灵敏度,发现装配误差的灵敏度比较大,对系统传动均载性能的影响也比较大,偏心误差的影响则相对较小,研究结果为行星齿轮传动机构的高稳定性设计提供了理论指导。     

行星齿轮传动动态均载测试及误差源的频谱分析

行星齿轮传动不均载的原因主要是由于行星齿轮传动装置各零部件存在着加工和装配误差,而各种误差对均载的影响情况又是不同的。本文通过对行星齿轮传动的每一个行星轴的受力弯曲变形进行比较,求得动态载荷分配情况。通过对行星齿轮减速器的载荷变动曲线进行频谱分析,找出各误差对行星齿轮减速器的均载性能的影响程度。     

CST行星轮系均载特性的有限元分析研究

行星齿轮传动的可靠性主要由能否在各行星轮间实现功率分流来决定。基于非线性有限元分析方法对行星轮系均载性能进行研究。以刮板输送机用可控软启动装置齿轮箱行星传动部分为研究对象,利用ANSYS/LS-DYNA进行非线性动力学仿真,求解得到各啮合副的动态接触力及其频谱曲线,分析了不同均载措施、冲击载荷、惯性载荷、输入转速及接触参数对系统均载性能的影响。研究结果表明,太阳轮与行星架同时浮动的均载效果显著,冲击载荷的作用与转速的增加将使行星轮间的载荷分配更不均匀,行星架的轻质可使行星轮间载荷分配更均匀。     

行星传动多体齿轮承载接触特性分析

根据行星齿轮功率分流传动的特点,提出多个齿轮接触的齿面加载接触分析方法。考虑了安装误差条件下的齿面准确几何形态,提出行星齿轮齿面几何接触分析(TCA)方法并获得外(内)各齿轮副的相对齿面间隙;通过一次有限元柔度系数计算获得各齿轮的柔度系数,各外(内)齿轮辐接触点的法向柔度系数通过分别插值太阳轮和行星轮(行星轮和齿圈)齿面网格节点的柔度系数并叠加获得;结合齿轮的几何分析与力学分析,将多个齿轮副受力接触转化为求解齿面有限个离散接触点的力学平衡问题,通过数学规划的方法求解非线性方程组得到加载后各齿轮副的齿面变形、啮合刚度、载荷分布、行星轮均载系数。多载荷传动误差和载荷分配进一步反映了行星传动啮合性能,为高性能行星传动齿面的修形设计、动力学分析奠定了理论基础。     

安装误差对功率三分支传动均载特性的影响

功率三分支传动系统由功率双分支闭锁轮系和行星轮系组成,为了揭示功率三分支传动系统的载荷分配机理,建立了功率闭环特性下的各齿轮扭转角位移协调条件、力矩平衡条件、弹性支承条件,得到系统的均载系数,分析了安装误差、浮动、扭转刚度对均载系数的影响。结果表明,安装误差是影响均载特性的主要因素,误差越大,均载性能越低;太阳轮和内齿圈同时浮动时,均载系数在0.96~1.04波动,载荷分配在±5%以内,可以较好的改善均载性能。     

轴承预紧力作用下的行星齿轮动态载荷研究

为分析轴承预紧量对高速重载行星齿轮传动系统接触性能影响,建立高速重载行星齿轮传动动力学模型,考虑轴承预紧量因素,分析行星销轴承预紧量对系统支撑刚度、齿面啮合性能、系统均载影响。结果表明:行星销轴承预紧量影响行星销支撑刚度、齿面啮合性能、动态均载,从负游隙到正游隙系统支撑刚度减小,齿轮副的啮合载荷最大值减小,系统的均载系数减小。研究结果可为优化高速重载行星齿轮传动的轴承预紧量提供支撑。     

行星传动系统误差对载荷均布的影响研究

根据齿轮传动中各种系统误差,建立了2K-H行星传动系统中各构件的运动学方程,进一步得到系统弹性动力学微分方程,建立系统动力学模型,推导动力学系统的总体刚度矩阵,建立行星轮上载荷与各种系统误差的关系式,分析了各种位置误差对行星轮上载荷分配的影响状况,计算了各行星轮上的均载系数.     

风扇驱动齿轮箱行星轮偏心相位同步方法研究

为支撑我国齿轮传动涡扇发动机研制,针对五路分流人字齿星型风扇驱动齿轮箱,对影响均载系数的各项加工及装配误差进行分析并建立了星型齿轮传动系统静态均载系数计算模型.计算并分析了某星型齿轮传动系统试验件静态均载系数,得到了各项加工及装配误差的敏感度分析结果,提出了通过调整行星轮偏心相位进而降低静态均载系数的方法,并以某星型齿...     

柔性销轴式风电齿轮箱行星传动均载研究

在分析柔性销轴结构和工作原理的基础上,建立多浮动构件的柔性销轴式风电齿轮箱行星传动动力学模型,综合考虑行星传动时变啮合刚度、时变传递误差,研究柔性销轴刚度和误差对行星传动均载的影响。结果表明,柔性销轴支撑的行星轮具有较好的均载效果,减小销轴刚度能明显降低行星轮偏载载荷,提高均载性能;销轴切向误差对行星轮均载影响敏感,销轴公差设计应以相邻且同向配置为优。在专用齿轮传动试验台上对柔性销轴式风电齿轮箱行星传动进行均载试验研究,验证理论分析结果的有效性。     

考虑星轮个数及间隙的行星传动动态均载特性

为研究星轮个数及间隙对行星传动系统动态均载特性的影响情况,基于集中参数理论,考虑了误差、支撑刚度、载荷及间隙等因素,建立了中心轮浮动式行星传动系统的动力学模型;采用Runge-Kutta数值方法对模型进行求解,建立了星轮个数、间隙与均载特性的影响关系。结果表明,随着齿侧间隙的变化,均载系数快速下降后趋于平缓,且齿侧间隙具有补偿作用,减弱了行星轮增多导致的分配不均现象,提高了系统的均载特性;随着支撑间隙增大,均载系数几乎以恒定速度快速下降后保持不变,且支撑间隙使得系统处于浮动传动状态,具有较好的均载特性;小转矩时,系统对间隙敏感程度高,可以有效缓解误差所引起的分配不均问题;随着转矩增大,误差激励受到抑制,均载性能提高。     

Load sharing characteristics of planetary transmissions

A nonlinear time-varying dynamic model of a planetary transmission with an arbitrary number of pinions is developed. The model includes several manufacturing errors and assembly variations, and can accommodate for any pinion spacing arrangement, tooth separations and time-varying gear mesh stiffnesses. A dynamic load sharing factor K_DLS, which is defined as the ratio of the actual dynamic load at a given gear mesh to the ideal static load, is predicted using the dynamic model. Key design parameters, assembly variations and manufacturing errors are identified, and their effects on K_DLS are quantified.     

串联型行星齿轮传动系统均载特性分析

依据串联型行星轮系统均载机理,综合考虑齿轮制造误差和安装误差、啮合刚度以及间隙浮动等因素的影响,建立了系统均载分析模型,通过计算得到了输入级与输出级的不均载系数。分析了不同齿轮精度对两级行星轮系统均载性能的影响,得出输入级对齿轮精度等级的反应比较敏感的结论,就啮合刚度及联轴器润滑条件对系统均载性能的影响做出了讨论。     

太阳轮支承刚度对行星齿轮系动力学均载特性的影响

建立了行星齿轮传动系统的动力学均载模型,模型中考虑了系统的综合啮合误差和时变啮合刚度。分析了太阳轮的支承刚度对行星齿轮系动力学均载的影响。计算结果表明,太阳轮的支承刚度对系统的均载影响比较大;随着支承刚度的增大,系统的均载系数增大。减小太阳轮的支承刚度,可以改善系统的均载性能。     

行星传动动态均载特性分析

从动力学角度建立2K-H型行星传动系统的计算模型.针对各构件的制造和安装误差,运用当量啮合误差原理和动力学分析方法,推导行星传动的运动微分方程,建立系统的动力学分析模型,分析系统的动态均载特性和各误差的参数变化对系统均载特性的影响,此方法计算结果与已有试验结果十分吻合.分析结果表明,浮动太阳轮对系统的均载特性有很大的改善:装配误差和安装误差共同对系统的均载特性起作用,只减少某一个误差值达不到良好的均载效果;转速对系统的均载有较大的影响.     

不同误差下风电齿轮箱均载与太阳轮轨迹关系研究

建立风电齿轮箱行星传动系统静力学模型,对比理论模型下的均载与实验下的均载,确定理论模型的正确性。将太阳轮、行星轮、内齿圈和行星架等构件的误差分为两类误差,以不同误差构件数量为基础,分别分析在两类误差作用下的均载与太阳轮轨迹中心方位角,并与综合误差作用下的均载与太阳轮轨迹中心方位角进行对比。建立了两类误差下的均载、综合误差下的均载与太阳轮轨迹中心方位角之间的关系,发现了太阳轮轨迹中心变化的平行四边形法则。此误差对行星传动系统均载的影响提供了新的研究思路。     

Influence of manufacturing errors on the dynamic characteristics of planetary gear systems

A dynamic analysis using a hybrid finite element method was performed to characterize the effects of a number of manufacturing errors on bearing forces and critical tooth stress in the elements of a planetary gear system. Some tolerance control guidelines for managing bearing forces and critical stress are deduced from the results. The carrier indexing error for the planet assembly and planet runout error are the most critical factors in reducing the planet bearing force and maximizing load sharing, as well as in reducing the critical stress.     

Planetary Gear Profile Modification Design Based on Load Sharing Modelling

In order to satisfy the increasing demand on high performance planetary transmissions, an important line of research is focused on the understanding of some of the underlying phenomena involved in this...     

A study on load-sharing structure of multi-stage planetary transmission system

Unequal load distribution is a crucial factor in decreasing bearing capacity and stability of the planetary transmission system. In this paper, a dynamical model of two-stage helical planetary gear transmission system is established based on lumped-parameter method and Lagrange general function. Nonlinearity of gear tooth backlash and error is taken into account. Four load-sharing structures are proposed to study the load-sharing performance. A method to calculate dynamic sensitivity of load-sharing coefficient to errors is presented that can provide a reference to component precision determination in order to make planetary system have a better load distribution. Finally, a numerical method of load-sharing performance is validated by a test. These results provide fundamental basis for multi-stage planetary gear transmission system design.     

Influence of bearing stiffness on the static properties of a planetary gear system with manufacturing errors

Hybrid finite element analysis was used to analyze the influence of bearing stiffness on the static properties of a planetary gear system with manufacturing errors. The effects of changes in stiffness were similar for most of the manufacturing errors. State variables were most affected by the stiffness of the planet bearings. Floating either the sun or carrier helps to equal load sharing and minimizes the critical tooth stress. The effects of a floating sun and carrier are similar, but it is not recommended that both float, because this can induce greater critical tooth stress. Planet bearing stiffness should be optimized. Both load sharing and critical tooth stress should be considered to determine optimal bearing stiffness.     

考虑随机制造误差的风力机行星齿轮系统动力学特性

为研究综合传递误差的随机波动对风力发电机齿轮传动系统动力学特性的影响,考虑齿轮时变啮合刚度、综合传递误差等因素,建立风力发电机行星齿轮传动系统纯扭转动力学模型。以随机风速引起的齿轮系统转矩波动作为行星齿轮系统的外部激励,对某1.5 MW风力发电机行星齿轮传动系统的动力学特性进行仿真分析,得到系统各响应量时域内的统计特征和齿轮副间的动态啮合力统计特征。分析表明：行星架、行星轮和太阳轮在扭转方向上的振动特性与外部载荷相关,其振动位移与外部载荷波动有相似变化的趋势;综合传递误差随机分量的离散程度对行星齿轮系统的动态特性和齿轮副间的动态啮合力有较大影响。随着综合传递误差随机分量离散程度的增加,行星架、太阳轮和行星轮在扭转方向上的振动幅值明显增加;综合传递误差随机分量的随机性使齿轮副间动态啮合力产生随机波动,随机分量离散程度越大,动态啮合力波动越明显;当随机分量的离散程度达到某一值时,齿轮啮合过程发生脱离,引发啮合冲击。