考虑浮动量的同轴面齿轮传动系统动态均载性能研究

基于集中质量法建立了同轴面齿轮传动系统弯扭耦合动力学模型,研究了输入齿轮浮动量计算方法,修正了系统动力学方程,定义了系统动态均载系数计算方法,通过算例,开展了输入齿轮浮动量对系统均载性能的影响分析.结果表明,输入齿轮浮动量的变化影响系统动态均载性能;两输入齿轮均浮动时,系统动态均载性能最好;某一输入齿轮单独浮动时,系统动态均载性能最差.在同轴面齿轮试验台上开展均载试验研究,验证了某一支撑结构下两输入齿轮均浮动时均载性能的可靠性.     

同轴面齿轮传动系统动态均载特性研究

基于集中质量法建立了同轴面齿轮传动系统弯扭耦合动力学模型,定义了系统动态均载系数计算方法,将均载系数与TRP试验结果进行对比,验证均载计算方法的可靠性,并开展齿轮支撑刚度对系统动态均载特性影响规律的研究.结果表明:输入齿轮支撑刚度对系统输入、输出端均载系数均影响较大,适当减小输入齿轮支撑刚度有利于改善系统的均载性能;惰轮支撑刚度对系统输入端均载系数影响较大,对输出端均载系数影响较小;面齿轮支撑刚度变化对系统输入、输出端均载系数影响均很小,系统均载性能变化不大.     

中心距误差分配模型对分扭传动系统动态特性的影响研究

为提高分扭传动系统的均载性能和传动稳定性,针对某单输入双输出齿轮分扭传动系统,基于对称、同步变化和随动思想,建立了齿轮分扭传动系统的3种联动中心距误差计算模型,推导了该误差在啮合线上的投影计算公式,研究了基于3种联动中心距误差分配对系统均载和动载荷系数的影响.结果表明,中心距误差对均载系数和动载系数的影响较小;3种不同计算模型下的偏转角对系统均载系数和动载系数影响较大,尤其是同步变化和随动变化模式.从计算结果来看,采用对称变化的误差分布模型,误差有较大的选择分布空间,可采用该种误差分布模式获得圆柱齿轮分扭传动系统的良好动态性能.     

齿轮分扭-并车传动系统设计与分析

齿轮"分扭-并车"传动作为一种新型的功率分流式齿轮传动系统,具有高的减速比、齿轮级数少、能量损伤低、高可靠性、低噪声等优点,功率分流结构的均载技术的研究对提高齿轮传动系统的性能具有重大意义。通过研究航空齿轮减速器"分扭-并车"传动系统弹性扭转均载的工作原理,采用集中质量法建立了动力学模型,并对其进行了动态响应分析。分析了齿轮"分扭-并车"传动的激励参数,通过改变弹性辐板的扭转刚度,来减小齿轮啮合刚度波动和误差激励的影响,使得系统的动载荷分布情况得到很好的改善,从而使传动过程中两条支路的载荷均匀分布,提高齿轮系统的传动性能。     

基于动力学的分扭传动系统均载特性分析

以提高分扭传动系统的均载性能为目的,采用动力学分析方法研究系统的均载特性。建立了齿轮副特征矩阵和齿轮间耦合刚度矩阵,通过矩阵拼装得到了分扭传动系统的动力学方程。定义了系统均载系数,计算得到直齿轮和人字齿轮的啮合刚度,给出了由于安装误差造成的齿轮啮合时的误差表达式。研究得出:各构件单独存在安装误差时,不同构件对系统均载系数影响不同;各构件同时存在安装误差时,构件间对系统均载系数的影响可能被抵消;两级传动间连接的扭转刚度对系统均载系数影响较大。结果表明,可以通过调节某一构件的安装误差或减小两级传动间连接的扭转刚度提高系统的均载性能。     

面齿轮分扭传动系统均载研究

建立包括非线性支撑刚度、时变齿轮啮合刚度、阻尼、齿侧间隙等变量的直升机面齿轮分扭传动系统模型对系统均载性能进行分析,并引入当量齿轮误差啮合原理将系统加工、安装所引起的误差进行综合考虑,误差是影响面齿轮分扭传动系统的主要因素,通过浮动支撑方法可以使传动系统均载性能提高,且提高单个误差对传动系统均载影响的影响不明显。     

锥形面齿轮副的几何展成及轮齿接触分析

为了解决面齿轮同轴分扭构型中不同支路面齿轮副的齿侧间隙调整问题,使输入轮或惰轮支路之间载荷分配更均衡,对锥形面齿轮副进行了研究。推导了齿廓修形的锥形渐开线齿轮和齿廓修形的面齿轮齿面几何,研究了面齿轮齿宽限制条件。为了评价锥形面齿轮副的传动性能,进行了轮齿接触分析(Tooth contact analysis, TCA)和应力分析。研究结果表明:为了保证锥形面齿轮副传动强度,锥形渐开线齿轮半锥角不宜过大;锥形面齿轮副对误差有较好的耐受性;对锥形渐开线齿轮或者面齿轮进行齿廓修形后,能有效避免边缘接触;在几乎不影响啮合传动的情况下,可通过改变小齿轮轴向安装位置,调整锥形面齿轮副的齿侧间隙。锥形面齿轮副适用于类似同轴面齿轮分扭传动构型等需要调整齿侧间隙的传动场合。     

面齿轮在直升机传动系统中的应用前景分析

面齿轮传动具有传动比大,结构紧凑等优点。分析了国外在面齿轮啮合理论和面齿轮加工方面的研究进展,论述了面齿轮副应用于直升机主减速器分扭传动结构的优势,介绍了面齿轮分扭传动应用于美国阿帕奇直升机的进展,同时探讨了面齿轮在直升机共轴传动、分扭传动等的应用前景,并分析了我国在面齿轮传动方面面临的技术挑战。     

人字齿轮分扭传动系统动力学建模与动态分析

以某航空发动机人字齿分扭传动减速器为研究对象,基于有限单元节点法建立考虑轴、齿轮转子陀螺效应、轴承支撑、系统阻尼及齿轮啮合作用的人字齿分扭传动系统动力学模型,计算人字齿时变啮合刚度,根据实测齿面计算出静态传递误差。根据建立的系统动力学方程,按振动理论方法计算得到轮系典型模态,经试验测试验证了计算模态的正确性;利用NewMark法对系统的时域及频域响应进行仿真计算,计算得到的系统时域响应收敛且存在调制现象,频域分析中存在啮合频率的次频、倍频与轴频。计算结果均与试验结果基本相符。研究工作为航空齿轮传动动态性能分析提供了有参考价值的方法。     

参数对分扭-并车齿轮传动系统动载和均载特性的影响

为提高分扭-并车齿轮传动的动载稳定性,对直齿轮和人字齿轮构成的分扭-并车齿轮系统建立了考虑多间隙等激励因素的动力学模型。引入高斯消元技术使振动模型降为含9自由度的线性无关方程组;采用4阶Runge-Kutta法对量纲一方程组实施数值求解,分析了齿侧间隙、综合传动误差和时变啮合刚度等激励下的动载特性。结果表明,齿侧间隙在局部范围内存在动载加剧现象;动载系数激增至2. 705,综合传动误差激励下相同传动级上的均载特性基本一致;时变啮合刚度波动系数大于0. 25时,分扭级的动载波动较剧烈。研究结果对该类齿轮系统动载设计具有指导意义。     

动力刀架齿轮系传动误差分析

为了提高动力刀架齿轮传动系统的传动性能,实现对齿轮传动误差的预测,首先根据影响传动误差的主要因素,建立齿轮传动误差的计算模型,推导了多级齿轮传动系统的传动误差计算公式;其次考虑齿轮各项误差的随机性,应用Monte-Carlo模拟试验法,计算了动力刀架齿轮啮合综合误差;最后根据扭转啮合刚度理论,提出了一种解析法与虚拟仿真技术相结合的求解传动误差的方法,采用基于罚函数的齿面摩擦非线性接触的建模方法,得到了齿轮系因受载变形造成的传动误差。研究成果为齿轮系统传动精度的分析与设计提供理论依据。     

齿轮箱双支分扭传动系统实现及转子动力学分析

为增加齿轮箱承载能力,提高功率密度,解决齿轮传动中的大功率、大转矩、大传动比问题,设计了齿轮箱双支分扭传动系统。通过人字齿轮实现系统自适应均载分流传动,并通过膜盘挠性联轴器的变形补偿误差解决瞬态偏载问题。利用DyRoBeS软件建立了含有柔性联轴器的双分支分扭传动系统模型,并对系统模型进行转子动力学分析。结果表明,所设计的双分支分扭传动系统能够满足制造要求。     

耦合弹性支承的齿轮传动系统性能分析方法

提出了耦合弹性支承的齿轮传动系统等效模型,引入多维弹簧单元组合等效轴承与齿轮箱弹性,将"传动轴-轴承-齿轮箱"3个弹性支承件之间以及齿轮箱多个轴承孔之间的耦合关系表述为弹性支承系统的位移约束方程,并耦合齿轮有限元接触分析模型形成齿轮传动系统的性能分析方法。以某单级斜齿轮轴系为例,应用该方法分析了支承形式和刚度对其传动性能指标的影响,包括系统传动误差和齿面接触应力分布,结果表明,该方法相比经验公式计算方法更真实、全面地反映了轴系支承刚度特性对其传动性能的影响。研究工作对轴系支承结构的刚度设计有指导作用。     

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。     

平行轴分扭传动系统均载研究

建立分扭传动系统的动力学模型,利用当量啮合误差原理,推导分扭传动系统的运动微分方程,分析系统的动态均载特性和各构件的制造误差和安装误差对传动系统载荷不均匀系数的影响,计算结果表明,轴入轴浮动对分扭系统的均载性能提高非常明显,系统中的各种误差共同影响系统均载性能。     

三峡升船机船厢驱动系统齿轮齿条传动强度分析

以三峡升船机船厢驱动系统齿轮齿条传动为研究对象,基于共轭啮合理论推导修形齿轮齿廓方程,建立齿轮齿条传动三维接触有限元分析模型,通过罚函数法建立动力接触系统有限元方程,仿真计算齿轮齿条传动的综合位移、等效应力及齿面接触应力。建立含齿廓修形和轴线偏差的齿轮齿条接触有限元模型,分析了轮齿修形与轴线偏差对齿轮齿条传动啮合性能的影响,为三峡升船机的可靠运行提供依据。     

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。     

基于有限元法的准双曲面齿轮时变啮合特性研究

准确计算准双曲面齿轮的时变啮合参数是其系统动力学分析的基础。基于接触有限元分析原理,应用有限元分析软件ABAQUS对齿轮进行加载接触分析(Loaded tooth contact analysis,LTCA),准确计算准双曲面齿轮时变等效啮合参数,包括时变等效啮合点位置、时变等效啮合力作用方向、等效啮合力作用方向上的线位移传动误差和时变等效啮合刚度,并研究转矩大小对时变啮合参数的影响。对比有限元法与经典齿轮接触分析(Tooth contact analysis,TCA)方法求得的传动误差曲线,并对比有限元法计算与加载啮合试验获得的齿面啮合印迹,验证有限元模型和计算的正确性。该方法求得的时变等效啮合参数能够准确体现准双曲面齿轮的时变啮合特性,为进一步研究准双曲面齿轮系统动力学特性提供依据。     

船用六分支同轴人字齿轮传动系统的共振特性分析

多分支齿轮传动在大功率舰船动力传输系统中应用逐渐增多,为实现各支路均载而采用的弹性轴结构则会导致传动系统的固有频率减低,从而使运转过程中发生共振的可能性增加。基于商用有限元软件（Ansys）,建立某船用六分支同轴人字齿轮传动系统的有限元模型,在各支撑处保留转动自由度,约束其余自由度,计算了传动系统的前20阶固有频率与振动;针对巡航转速,基于坎贝尔图,分析了系统的共振特性;研究了均载弹性轴刚度对系统固有频率的影响规律,得出了避免传动系统共振发生的弹性轴刚度取值范围,为六分支同轴人字齿轮传动系统的减振设计提供了参考。     

基于啮合特性直齿锥齿轮分支传动静力学均载分析

为了改善直齿锥齿轮分支传动系统性能,提出基于啮合特性的静态均载分析方法。通过建立考虑中心轮安装误差的单级分支系统多体齿轮齿面接触分析(MTCA)方法,获得各齿轮副初始接触间隙;计及该间隙引起的啮合偏差,采用集中参数法主要考虑中心轮的浮动特性,建立考虑其支撑变形、各齿轮扭转变形相互耦合的静力学平衡方程,获得各分支均载系数,分析了载荷、安装误差、支撑刚度等对系统均载系数的影响。结果表明,随支撑刚度、安装误差的增大,均载系数逐渐增大,轴向对正误差和偏置对正误差对均载系数的影响是等效的;随转矩的增加,均载系数逐渐减小;各分支齿轮副的几何传动误差大小反映了均载系数变化规律,即齿面初始间隙越大,承担的载荷越小。研究结果为高精度直齿锥齿轮分支系统的均载分析提供了理论参考。