含侧隙齿轮副的动载荷分析

以振动理论为基础，提出一种考虑齿轮拍击振动的齿轮动载荷的数值计算方法。建立计算动载荷的齿轮冲击模型，在模型中考虑了齿轮正、反冲击时实际的啮合刚度，并给出啮合柔度的计算方法。分析在考虑静态传递误差、啮合刚度、侧隙、摩擦力及外部扭矩变化等多种激励时，作用在轮齿上的动态载荷以及整个齿轮上的综合动态载荷的计算公式。最后通过实例分析作用在轮齿上的动态载荷、综合动态载荷变化规律以及相关激励参数对动态载荷的影响。     

斜齿轮及断齿故障下时变啮合刚度计算与齿间载荷分配研究

斜齿轮副啮合刚度计算和齿间载荷分配是其动力学分析和强度计算的基础。针对斜齿轮啮合刚度近似代替法的准确性问题，结合斜齿轮线长度接触变化规律、单齿单位长度啮合刚度抛物线模型和ISO6336-1标准，建立了斜齿轮啮合刚度计算准静态弹性模型，并与基于准静态刚性模型的近似代替法、ISO6336-1标准进行了对比研究。结果表明，单对齿最小刚度与最大刚度比值α_k=0.55时的准静态弹性模型计算结果与ISO标准结果一致性较好，准静态刚性模型计算结果与ISO标准结果误差较大。分析了几何参数对斜齿轮综合啮合刚度和载荷分配系数的影响规律，针对斜齿轮典型断齿故障，讨论了不同断齿形式和断齿尺寸对啮合刚度和载荷分配系数的影响变化，为其故障动力学研究提供基础。     

人字齿轮传动的静态和动态接触特性研究

根据渐开线圆柱齿轮啮合原理,推导齿轮的齿廓方程,建立精确的人字齿轮三维模型,对齿轮在静态和动态接触情况下进行受力分析.计算齿轮的弯曲应力和接触应力,并且得到啮合过程中随时间变化的齿轮应力分布曲线.讨论了在静态接触情况下齿顶高系数和压力角对齿轮应力的影响,以及在动态接触过程中齿廓修形对齿轮啮合特性的影响,为齿轮传动系统的设计和静、动态接触特性研究提供相关数据和理论依据.     

双圆弧齿轮基于柔性轮缘的动态接触模型研究

基于柔性轮缘和ANSYS/LS-DYNA建立了双圆弧齿轮动态接触应力的分析方法和模型,分析了影响动态模型建立的因素。研究了动态模型中约束和载荷的处理方法及施加相当于扭矩的跟随载荷的具体方法,计算了实际运转过程中两种动态模型的齿面接触应力。计算分析表明,这种柔性体的齿轮接触模型能真实模拟齿轮啮合过程,为双圆弧齿轮动态性能研究奠定了理论基础。     

典型工况下啮合齿间有效载荷分布及齿轮强度分析

为了准确求解啮合齿间的有效载荷分布,准确模拟齿轮传动的强度。基于精确的齿轮有限元模型,按静态/准静态载荷和动态接触两类典型载荷工况对齿轮强度进行数值模拟,通过比较,得出如下结论:1跑合前载荷沿接触线呈线性分布和跑合后呈三次抛物线分布的模拟方法,计及了表面硬度、跑合作用、齿端刚度效应等对齿向载荷分布的影响,数值仿真值较大,适用于跑合前后齿轮强度的数值模拟;2静态模拟齿轮稳定的运行状态,几种有效载荷下,齿根最大应力差别不大,均与经验公式计算值接近,适合高精度精密传动齿轮强度的数值模拟;3动态接触载荷下的齿轮强度的数值模拟由于计及了冲击效应、齿面摩擦,故其仿真结果较经验公式的计算结果偏大,适合于齿轮啮合冲击的数值模拟;4验证了应力集中效应、齿端刚度效应、弹性体力场的连续性。     

螺旋锥齿轮动态响应的分析

运用三维有限元方法分析了某航空发动机齿轮传动系统中螺旋锥齿轮的固有特性和动态响应。同时介绍了运用四质量模型确定齿轮啮合动载荷的方法来研究齿轮的动态响应，结果表明；在齿轮正常工作转速范围内、存在１～３节径型振动，本文就一节径型位移响应进行具体计算，且讨论了动载荷对响应的影响。     

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。     

齿轮传动多体接触动力学模型

基于多体接触动力学理论,对齿轮传动动力学模型进行了研究,给出了模型参数的确定方法.以开发的混合型齿轮传动为对象,在ADAMS软件环境中建立了其多体接触动力学模型.在仿真环境下直观动态地描述了齿轮啮合接触过程,计算出齿轮传动在给定输入转速和载荷作用下各级齿轮的动态啮合力.仿真分析结果揭示了齿轮传动的刚度激励与啮合冲击激励引起响应的周期性波动的现象.     

用静态传递误差法进行高速宽斜齿轮振动分析

本文在微机上建立并求解了渐开线宽斜齿轮单自由度非线性力学模型和动力学方程，编制了计算轮齿动载荷和动载系数的计算机程序。并将静态传递误差引入齿轮振动微分方程的求解中，为今后进一步进行宽斜齿轮的动态优化设计打下了基础     

基于有限元法的塑料齿轮动态啮合接触分析

为研究塑料直齿轮在动态啮合过程中的应力分布规律,运用ANSYS Workbench建立了塑料直齿轮啮合副的有限元模型,基于接触有限元法对塑料直齿轮的接触过程进行了仿真分析,得到了塑料直齿轮的动态接触应力与齿根应力的分布规律,然后利用该方法研究了在不同工作载荷下塑料齿轮的动态啮合规律。计算结果表明:有限元数值仿真结果与采用赫兹应力理论以及刘易斯方程所计算的塑料齿轮应力值相吻合,验证了该方法的正确性;同时还获得了工作载荷对塑料齿轮啮合传动的影响,为塑料齿轮的啮合特性分析提供可行的分析方法。     

多轴齿轮传动系统的动力学仿真分析

以多点成形压力机中多轴齿轮传动调形单元为例，研究了传动系统输出响应的动态特性。从齿轮传动的基本原理出发，系统地分析了多轴齿轮传动系统的动力学模型原理，提出了基于齿轮副接触算法的动力学仿真模型。利用仿真模型建立的虚拟样机模型，综合考虑了多种影响动态响应的因素。仿真结果和理论分析结果相一致，所使用的仿真方法及得到的分析结果对工程设计及性能校核具有重要的参考价值和指导意义。     

考虑变工况冲击的齿轮动态啮合力分析

为研究变工况冲击对齿轮传动系统动特性影响,基于弹塑性接触理论,给出一种可以考虑变工况冲击、啮入冲击、节点冲击的齿轮接触碰撞力参数预估算法,并结合多体动力学软件建立柔性齿轮传动系统动力学模型。该模型和算法可用于大接触变形和承受频繁冲击齿轮传动系统稳态和瞬态动特性分析。研究表明:与啮入冲击导致的稳态动态啮合力相比,变工况冲击引起的瞬态动态啮合力具有幅值大、冲击时间短等特点;在不同工况下,啮入冲击会引起不同周期的齿轮动态啮合力波动;滑动摩擦系数对齿轮切向摩擦力的节点冲击影响更大。研究结果对齿轮的接触碰撞力参数预估及全面认识齿轮传动系统瞬态动特性等研究具有积极的意义。     

改进Alexnet的滚动轴承变工况故障诊断方法

考虑齿面接触温升的影响,针对高速渐开线直齿轮动力学特性和润滑性能问题,建立摩擦动力学模型剖析齿轮润滑特性与动力学行为的耦合关系以及揭示油膜润滑机理。首先,建立含时变啮合刚度、齿侧间隙、传动误差的多自由度直齿轮弯-扭耦合动力学模型;其次,建立一维线接触瞬态混合热弹流润滑模型,通过整合得到含热效应的直齿轮摩擦动力学模型,利用龙格库塔法与多重网格法的联合迭代求解耦合系统的控制方程;最后,通过静态工况和动态工况数值计算结果的对比、摩擦动力学特性的分析以及温升的对比,证明了建立摩擦动力学耦合模型的必要性,为高速齿轮动态特性和润滑性能的改善提供分析方法。     

高压航空燃油齿轮泵的齿轮强度校核及应力仿真分析

以某型外啮合高压航空燃油齿轮泵为研究对象,推导齿轮理论强度校核计算公式及校核流程,对其齿轮进行强度校核;通过计算机CAD技术建立齿轮泵三维模型,基于ANSYS进行齿轮的动态啮合过程、静态接触应力、静态弯曲应力仿真;将3种仿真结果与理论校核结果进行对比,表明该仿真技术能够有效实现该型泵的应力仿真分析.应力分布结果表明:齿...     

Quasi-Static and Dynamic Behaviors of Helical Gear System with Manufacturing Errors

Time?varying mesh stiffness(TVMS) and gear errors include short?term and long?term components are the two main internal dynamic excitations for gear transmission. The coupling relationship between the two factors is usually neglected in the traditional quasi-static and dynamic behaviors analysis of gear system. This paper investigates the influence of short?term and long?term components of manufacturing errors on quasi?static and dynamic behaviors of helical gear system considering the coupling relationship between TVMS and gear errors. The TVMS, loaded static transmission error(LSTE) and loaded composite mesh error(LCMS) are determined using an improved loaded tooth contact analysis(LTCA) model. Considering the structure of shaft, as well as the direction of power flow and bearing location, a precise generalized finite element dynamic model of helical gear system is developed, and the dynamic responses of the system are obtained by numerical integration method. The results suggest that lighter loading conditions result in smaller mesh stiffness and stronger vibration, and the corresponding resonance speeds of the system become lower. Long?term components of manufacturing errors lead to the appearance of sideband frequency components in frequency spectrum of dynamic responses. The sideband frequency components are predominant under light loading conditions. With the increase of output torque, the mesh frequency and its harmonics components tend to be enhanced relative to sideband frequency components. This study can provide effective reference for low noise design of gear transmission.     

Gear dynamic modelling based on the concept of dynamic mesh stiffness: theoretical study and experimental verification

Gear mesh stiffness (GMS) is considered as one of the most important internal excitations affecting the dynamic response of the gear transmission system. In most gear dynamic model established by the lumped parameter method, the GMS is pre-calculated under static condition, and treated as a kind of known input of the gear dynamic model. However, the actual tooth contact state under dynamic operation condition is rather different from that under static condition, which means the variation of GMS should also be evaluated dynamically. In this paper, a new gear dynamic model is established based on the lumped parameter method, where the real-time GMS is used. To validate the proposed gear dynamic model, simulated result has been compared with the experiment result that reported in the literature, and it shows that the proposed gear dynamic model is more reasonable for gear dynamic response prediction.

     

基于PRO/E与LS-DYNA的齿轮副动态接触分析

利用PRO/E软件构建精确啮合齿轮副模型,采用动力学有限元软件ANSYS/LS-DYNA对齿轮动态接触问题进行分析,计算结果清晰地反映了齿轮在不同啮合位置时齿面的接触应力、齿根应力及应变变化等。该方法克服了二维接触与静态接触分析的缺点与不足,为三维齿轮动力学接触分析提供了新的方法。     

Static/dynamic contact FEA and experimental study for tooth profile modification of helical gears

With the development of high-performance computers, the contact finite element analysis (FEA) method has become more and more popular for studying both the static and dynamic behaviors of gear drives. In this paper, a precise tooth profile modification (TPM) approach of the helical gear pairs is presented first. The type and amount of the TPM are accurately determined by the static contact FEA results. Then dynamic contact simulations for the helical gear pairs with and without TPM are, respectively, carried out to evaluate the effect of the presented TPM approach on vibration reduction. No additional assumptions and simplifications are required for the static and dynamic contact analysis models. Vibration comparison experiments are also carried out on an open power flow test rig. Both the simulated and experimental results show that the presented precise TPM of helical gears is effective on vibration reduction around the working load, and the dynamic contact simulation is effective in estimating the effect of the TPM on vibration reduction in the designing stage.