齿轮传动系统状态检测与故障诊断

目的　探讨齿轮传动系统故障诊断所涉及的基本问题 .方法　围绕动态激励、模型类型、建模和求解方法、齿轮传动系统的固有特性、动态响应和动力稳定性等进行讨论 .结果　通过幅域、频域、倒频域、解调分析等对齿轮传动系统故障特征进行提取 .结论　信息融合技术可使故障识别率明显提高 .     

带式啮合介质齿轮传动的模态分析

利用ANSYS软件对普通渐开线齿轮传动系统和带式啮合介质齿轮传动系统进行模态分析。分析结果表明:相比普通渐开线齿轮传动系统,带式啮合介质齿轮传动系统的固有频率增大,使得齿轮更不容易发生共振,柔性介质带的存在明显提高了齿轮传动的动态性能,起到了减振降噪的功能。通过改变介质带的弹性模量、泊松比、厚度等,研究相关参数对齿轮系统动态性能的影响,为介质带的参数选择和优化以及新型齿轮传动系统的设计提供了理论依据。     

基于有限元的齿轮传动系统动力修改研究

建立了考虑轮齿啮合刚度的斜齿轮传动系统弯-扭-轴-摆耦合振动有限元模型,阐述了基于有限元的动态特性灵敏度分析及结构动力修改方法.对斜齿轮传动系统耦合振动有限元模型进行了模态分析,在此基础上对系统进行了动态特性灵敏度分析,提出了一种改善动态特性的齿轮传动系统动力修改方法,为结构动力修改理论在工程实践中的应用作了有益的尝试.     

齿轮传动动态性能研究中的系统辨识算法

将系统辨识方法正确地应用于实际工况下齿轮传动动态性能的研究 ,通过研究直齿圆柱齿轮传动周向振动和噪声之间的关系 ,建立了系统辨识差分方程模型 .此模型能够比较准确地描述齿轮传动系统的动态特性 .为齿轮传动系统的修形、减振、降噪和优化设计提供了一种新的建模方法 ,有利于将齿轮传动动态性能的研究成果在实践中推广应用     

行星齿轮传动系统动力学研究进展

详细评述了国内外学者对行星齿轮传动系统在动力学模型、动态响应、动载荷和均载、固有特性等方面的研究状况,介绍了2种集中参数模型用不同方法求解系统动态响应的结果,动载荷和均载的理论与试验研究,固有特性的规律及系统参数对固有特性等方面的研究成果.最后,根据行星齿轮传动系统研究的发展趋势,提出了需要进一步研究的几个问题:含摩擦力的行星齿轮动力学特性研究,复合行星齿轮动力学特性研究和齿轮系统的振动控制研究.     

减速器人字齿轮齿啮合变形量分析

随着齿轮传动系统的快速发展,单纯的静力学设计已经无法适应现代高精度装备发展的需求,需要综合考虑齿面摩擦、齿轮侧隙、齿轮加工误差、装配误差等因素,并进行动力学模型分析,本文将依据石川公式对减速器人字齿轮进行动态参数分析,按照材料力学法介绍齿轮副时变啮合变形量的意义及计算方法,并与通用标准推荐值进行比对,确保计算的正确性。     

低噪声齿轮变速传动系统优化设计

现国内外已有不少关于齿轮传动系统优化设计的研究文章。但这些文献,多以在给定了传动方案等情况下,研究其最优的传动系统的设计参数如传动比、齿轮齿数和模数等的确定方法。至于系统的噪声级如何,就不再加以讨论。本文重点是以低噪声观点,简单经济的方法,探讨齿轮传动系统的低噪声传动布局的优化设计方法,利用本方法可在设计阶段就能预测齿轮传动系统的噪声级大小。     

齿轮传动动态性能研究中的系统辨识算法

将系统辨识方法正确地应用于实际工况下齿轮传动动态性能的研究,通过研究直齿圆柱齿轮动周向振劝和噪声之间的关系,建立了系统辨识差分方程模型,此模型能够比较准确地描述齿轮动系统的动态选场生,为齿轮传动系统的修形、减振、降噪和优化设计提供了一种新的建模方法,有利于将齿轮传动动态性能的研究成果在实践中推广应用。     

基于ANSYS的井下齿轮传动系统振动分析

为研究井下齿轮传动系统的振动特性,基于三维建模软件CREO建立井下齿轮传动系统主、从动齿轮的三维几何模型,采用大型分析软件ANSYS,建立了井下主、从动齿轮的有限元仿真模型,并通过读取结果文件中井下主、从动齿轮在不同阶数下的固有频率及对应振型,直观地分析了井下主、从动接触齿轮的动态特性。该振动分析结果可为传动机构设计阶段优化齿轮参数以远离外界激励频率提供理论参考,从而避免齿轮传动系统发生共振,并有效地提高齿轮传动系统的疲劳强度。     

椭圆齿轮传动系统非线性动态特性分析

为获得椭圆齿轮副工作时的振动规律,以实现其稳定、高效传动,在分析椭圆齿轮固有特性的基础上对椭圆齿轮非线性动力学特性进行了研究。以齿轮动力学理论为基础,建立考虑时变啮合刚度、齿侧间隙、静态传递误差、粘弹性阻尼的椭圆齿轮非线性动力学模型,利用四阶变步长Runge-Kutta数值方法对椭圆齿轮传动系统非线性动力学方程进行求解,绘制了系统的位移响应,相轨迹以及Poincaré映射,得到激励频率、阻尼比、时变啮合刚度、以及内部激励4个控制参数对传动系统动态响应的影响。椭圆齿轮副动力学模型的建立、求解和参数影响分析可以为后续的动态设计、不同参数下的振动响应趋势预测以及降噪提供一定的理论依据。     

齿轮传动系统扭振特性的灵敏度分析

本文研究了齿轮传动系统扭振固有频率及频响函数的设计灵敏度问题。对齿轮传动系统扭振动力学控制方程中时变的齿轮啮合刚度进行了分解．推导了系统扭振固有频率及频响函数相对于设计参数的灵敏度计算公式，这些设计参数可以是轴的扭转刚度、齿轮平均啮合刚度、阻尼及齿轮转动惯量等。这一方法可用于齿轮传动系统动力学优化设计。     

基于ADAMS的驱动桥齿轮啮合动力学仿真研究

运用CATIA软件建立驱动桥主减速器和差速器齿轮传动系统的三维实体模型,基于ADAMS软件建立了主减速器和差速器齿轮传动的虚拟样机模型．将Hertz接触理论嵌入仿真模型,在齿轮之间施加接触力,实现了齿轮啮合的动态实时仿真．通过在主减速器主动齿轮施加转速驱动,差速器半轴齿轮施加不同的负载转矩,模拟了汽车在转弯工况下驱动桥主减速器和差速器的齿轮传动,得到了主减速器齿轮、差速器齿轮的转速以及啮合力曲线,为深入研究齿轮传动系统动态特性提供了理论参考依据．     

具有不同辐板布置斜齿轮传动系统的动态特性研究

研究了齿轮结构参数齿轮传动系统动态特性的影响。用三维有限元计算了航空齿轮常用的三种辐板支承形式和不同轮缘与轮幅尺寸下齿轮副的刚度波动，用Ｆｏｕｒｉｅｒ级数法讲义了齿轮结构参数对其传动系统固有频率及动载荷的影响，以及附加阻尼的作用。     

中心传动减速机悬浮支承参数的动态优化

本文在深入分析中心传动减速机多级斜齿轮传动系统的基础上，利用建立的弯扭耦合振动动力学模型，研究了悬浮支承刚度和阻尼对齿轮传动系统动态特性的影响。同时建立了以低速级平衡轮齿轮动载系数最小为目标函数的动态优化模型，从而对悬浮支承刚度和阻尼实现了动态优化设计。为分析悬浮支承的均载机理和提高减速机寿命打下基础。     

含齿根裂纹的非标齿轮啮合刚度改进算法及动态响应分析

时变啮合刚度是齿轮系统动力学模型的参数激励,当齿轮出现齿根裂纹时,啮合刚度变化引起的动态响应特征是实现齿轮裂纹故障诊断的重要依据。以非标齿轮为研究对象,针对齿根裂纹故障对其时变啮合刚度的影响,建立考虑基圆与齿根圆不重合的变截面悬臂梁模型,提出利用改进势能法求解齿轮啮合刚度的计算模型,与原势能法和ISO 6336-1-2006进行对比分析,并计算齿顶高系数和顶隙系数改变时不同裂纹尺寸的轮齿刚度和齿轮时变啮合刚度;建立非标齿轮传动系统六自由度动力学分析模型,利用4-5阶Runge-Kutta数值法求解故障系统的动态响应。仿真结果表明改进势能法显著提高了非标齿轮时变啮合刚度的求解精度。齿根裂纹的存在使得非标齿轮综合啮合刚度明显减小,系统时域信号中存在周期性冲击响应,频域中出现调制边频带结构,这些均为齿轮系统故障诊断提供了理论依据。     

谐波齿轮传动系统振动方程的建立及其实验测试与计算

本文从机械振动的角度出发,采用了谐波齿轮传动系统的轮间扭转角和轮间作用力为基本变量,分别导出其振动的基本方程表达式;并与实验测试的分析结果相结合,对实际的谐波齿轮传动系统进行振动分析计算,为对谐波齿轮传动的动态特性的深入研究,提供了一种行之有效的理论分析与实验测试方法.     

空间机械臂用多级2K-H行星传动系统模块化动力学研究

多级行星传动系统的动力学研究多采用整体式建模方法,此种方法不便于通过动态性能分析快速选取传动方案,而且模型不具有通用性,传动形式改变,需要重建系统动力学模型。为克服整体式建模方法的缺点,提出了模块化思想,将多级行星传动系统划分为4个分级子模块,综合考虑啮合刚度、阻尼和行星轮支撑刚度等因素,建立了各级子模块的动力学模型,通过各级模块的集成,得到了多级行星传动系统非线性动力学方程。以空间机械臂关节用多级行星传动系统为例,通过调用各级模块,形成4级行星传动系统动力学微分方程组,对其进行数值求解,得到了系统的时域及频域响应特性。通过与整体式建模方法所得响应结果进行对比,验证了模块化建模方法的同一性和有效性。     

偏心误差影响下的斜齿轮摩擦激励计算方法

为了研究含偏心误差的斜齿轮副摩擦激励计算方法,建立单级含偏心误差斜齿轮副几何模型,推导斜齿轮副的动态啮合角、瞬态节圆半径以及瞬态传动比的计算公式.将单对齿接触线的长度变化过程以分段函数的形式表示,进而叠加求得参与啮合的各齿对接触线总长度,将各条接触线以节线为界分为2段,计算齿轮副齿面摩擦力及摩擦力矩,与未考虑偏心误差时斜齿轮副接触线长度、摩擦力及摩擦力矩进行对比分析.结果表明:当考虑偏心误差后,接触线长度、摩擦力及摩擦力矩都变得更加复杂,频域曲线在啮合频率处出现峰值,在输入及输出轴转频处出现峰值,在啮合频率两侧出现许多转频的边频,影响了传动系统的稳定性.     

柔性齿轮-柔性转子-滑动轴承系统动特性分析

为分析柔性齿轮对齿轮传动系统动特性的影响,建立考虑时变啮合刚度、非线性摩擦力的柔性齿轮-柔性转子-滑动轴承的柔性多体动力学模型。研究表明:相对于刚性体模型,考虑柔性齿轮和柔性转子的齿轮系统模型更加适合大变形的轻薄化齿轮系统动特性研究;柔性齿轮系统启动阶段存在明显的亚异步振动及齿轮轴向振动幅值的获取;高速重载有利于齿轮系统稳态工况的平稳运转及维持,但会引起齿轮轴向辐射噪声的增加;相对加减速、停机工况,启动工况下的轴向辐射噪声和动态啮合力波动最大。研究结果对齿轮轻薄化设计和认识齿轮传动系统的全工况动特性等研究具有积极意义。     

星型齿轮传动系统的非线性动力学分析

建立了星型齿轮传动系统的间隙型非线性动力学模型,考虑了齿轮副的啮合综合误差,齿轮的啮合间隙和时变啮合刚度。并用数值解法对系统的动力学微分方程进行求解,获得了星型齿轮传动在外扭矩作用下受齿轮副传动误差激励的非线性稳态强迫响应。以一个具有3个星轮的四自由度星型齿轮传动为例,对系统的非线性动态响应做了分析,利用时间历程、相平面、Poincar(?)映射以及 Fourier频谱阐述了多自由度间隙型非线性星型齿轮传动系统的简谐、非谐单周期、次谐波、准周期和混沌响应的动力学特性。