齿轮传动系统固有特性和动态响应分析

在综合考虑刚度激励、误差激励耦合作用的基础上,首先利用Romax软件建立齿轮传动系统动力学模型,然后采用Romax软件的动态分析模块对齿轮系统进行了固有特性和动态响应分析,得出了齿轮系统的固有模态振型和在耦合激励作用下的动态响应结果,结果表明:齿轮系统在某一频率下出现了共振现象.     

齿侧间隙对啮合力的动态影响分析

考虑时变啮合刚度,建立了含齿侧间隙的二级齿轮传动系统非线性动力学模型。模拟高频振动激励的复杂工况,建立齿轮传动的Adams模型,研究分析了侧隙和负载偏心量对齿轮啮合力的动态影响,表明在外界非恒定干扰力矩下,侧隙会导致齿轮啮合力的动态变化,减小偏心质量可以抑制啮合力和速度的波动。     

某动力传动系统刚强度有限元分析

该文主要讨论某车辆动力传动系统的刚度与强度有限元分析计算与改进优化, 该系统由结构和载荷都非常复杂的发动机、变速箱和连接体等组成, 文中首先建立传动系统的有限元分析模型, 施加载荷与几何约束, 然后进行计算和结果分析, 并提出结构改进优化措施.     

轮式装甲车辆电驱动轮机电耦合动力学建模与振动特性

为获取轮式装甲车辆电驱动轮机电动力学特性,提出考虑轮毂电机和行星齿轮机构耦合影响的动力学建模与分析方法。基于轮毂电机空间电磁力模型,计算得到电机径向力、切向力和转矩脉动,作为电驱动轮机械系统动态激励;建立考虑柔性壳体的行星齿轮机构动力学模型,实现了轮毂电机及行星齿轮机构机电耦合动力学仿真。结果表明：轮式装甲车辆电驱动轮低阶模态主要是全局模态,高阶模态主要是行星传动系统的局部模态;对于系统振动响应,在低转速区电磁激励的高阶次占主因,而在高转速区低阶次激励占主因。     

啮合刚度对人字齿行星传动系统动态载荷特性的影响研究

基于集中参数振动理论,建立了采用双齿联轴器的人字齿行星传动系统动力学模型;引入斜齿轮啮合刚度公式按2 个斜齿刚度并联计算人字齿时变啮合刚度;通过求解系统动力学方程, 获得内外啮合刚度与内外啮合动载系数之间变化关系曲线,进而分析了人字齿啮合刚度对系统动态载荷特性的影响。研究结果表明:不考虑共振的情况下,内外啮合动载系数分别随内外啮合刚度平均分量增加而增大;内外啮合刚度交变分量对内外啮合动载系数影响很小;人字齿轮运转平稳, 振动较小,进行人字齿行星传动系统动载系数计算,在精度要求不太高的情况下,以啮合刚度平均分量表示啮合刚度是可行的。     

箱体结构动强度的流固耦合有限元分析

针对某型车辆综合传动变速箱箱体,进行了流固耦合数学表达式的推导,并建立了箱体与箱体内油液的流固耦合有限元模型。首先分析了油液高度对箱体模态的影响;其次分析了其所受的动载荷,并进行了有限元的数值仿真计算,应用第四强度理论对箱体的强度进行了分析;最后根据计算结果,对该箱体结构进行了有针对性的加筋强化并对强化后的箱体振动再进行计算。仿真计算结果表明：进行加筋处理后的箱体结构振动幅值和应力均能得到有效抑制。     

双电机耦合驱动电动汽车传动系统扭转振动特性分析

研究了双电机耦合驱动电动汽车传动系统的扭振问题,建立了包含两挡自动变速箱及行星排啮合刚度在内的传动系统集中质量模型;通过分析无阻尼自由振动振型,得到了传动系统各部分的相对振幅关系;计算了电机的临界转速,并找出了16个共振点车速;建立传动系统扭振模型,分别对急加速和缓加速工况进行仿真分析,验证了限制电机转矩变化率对改善扭振的有效性,研究成果为分析和解决同时包含定轴与非定轴结构的双电机耦合驱动传动系统扭振问题提供了理论依据和参考.     

运载火箭贮箱补偿器结构刚度的试验研究

补偿器是运载火箭贮箱内的关键结构,用于协调隧道管和箱体变形之间产生的作用力,避免隧道管对箱体产生过大的集中力,传统对补偿器的设计只考虑了外压承载能力,并不考虑补偿器的等效刚度,这就容易导致补偿器刚度与箱体的承载能力不匹配,使箱体存在承载风险。通过有限元方法对两种不同结构尺寸的补偿器进行了等效刚度预示和强度分析,得到了补偿器变形过程中的作用力曲线,并通过试验验证了有限元分析对于等效刚度分析的正确性,为后续补偿器的刚度设计建立了分析方法。     

惯性平台基座结构的有限元动力分析

本文采用有限元分析法,计算出来某型号平台基座结构的固有频率、振型等模态参数以及动力响应（包括动态位移和动应力）。通过对基座结构变形和应力进行计算,分析其质量是否合理,找出了其应力集中和刚度薄弱的地方;通过对动力响应计算,分析基座结构在一定激励下的响应振幅,由此判断其动特性是否满足要求,为今后型号的改进设计提供理论依据。     

转子系统冲击响应谱分析法研究

传统冲击响应谱分析计算方法如动态设计分析方法(DDAM)无法考虑阻尼效应,也无法求解运转状态下转子系统的冲击响应。提出了一种考虑阻尼效应的转子系统冲击响应谱分析方法,其中的阻尼模型选择了比例粘性阻尼模型,转子的旋转效应通过对系统施加一个幅值等于转子质量偏心惯性力的简谐激励力来模拟。该方法主要基于模态分析和线性叠加原理,通过模态分析、速度谱模态响应计算和最后的模态响应合成,得到了系统的最大位移响应和最大应力响应。用一个工程实例,比较了该方法与实时时域分析法的计算结果,误差在工程允许的范围之内,证明了该方法的有效性。     

基于集中-分布参数模型的车辆机电传动系统动力学响应及影响规律

机电传动系统在新能源车辆、高速列车等领域广泛应用,随着系统向高速、重载和轻量化方向的发展,其动力学特性愈发复杂。基于集中-分布参数模型,分析渐开线直齿轮啮合激励和轴的振动激励共同作用情况下的动力学响应及影响规律。基于有限单元法和集中参数法,结合轴模型和齿轮啮合模型建立集中-分布参数动力学模型,采用广义-a数值方法进行求解,分析轴振动和齿轮偏心量对系统动力学响应的影响。研究发现：集中-分布参数模型能够预测出轴在齿轮安装位置和轴与轴承一侧连接位置两点处承受较大的von Mises交变应力;轴的变形可诱发系统产生由轴沿Y轴、Z轴方向的弯曲振动频率及其与啮频的组合频率等新频率;仿真得到轴沿Y轴和Z轴方向的弯曲振动频率分别为1 125 Hz和874 Hz,两个频率的大小与幅值仅由轴的固有特性决定;随着齿轮偏心量增大,时变齿侧间隙、动态啮合力、轴上随时间周期性变化的von Mises交变应力和齿轮中心涡动轨迹均明显增大,且最大动态啮合力与齿轮偏心量呈线性递增关系,递增比率为1.77×10⁹. 该研究成果可为提升机电传动系统的动力学性能提供重要的理论参考依据。     

静压止推气浮轴承动特性的微扰动法研究

为了实现对静压气浮轴承的动特性进行研究,提出并设计了一种具有可变截面积均压槽的静压气浮轴承,结合气浮轴承的力学振动模型采用微扰动法建立了气浮轴承动态控制方程,运用有限差分法对气浮轴承动态控制方程进行了数值求解,得到了气浮轴承的动态刚度和阻尼。计算结果表明：当振动较小时静压止推气浮轴承的动态刚度值与静态刚度值相当,在气膜间隙为5.5 μm左右时,气浮轴承的动、静刚度均达到最佳值;在同一供气压力下,随着气浮轴承气膜间隙的增大,其动阻尼呈非线性减小,气膜间隙对气浮轴承动阻尼系数的影响较大。     

自行火炮综合传动装置非线性动力学仿真与疲劳可靠性寿命预测

为准确地获取综合传动装置关重件的载荷谱,对自行火炮的综合传动装置非线性动力学仿真与疲劳可靠性寿命进行预测研究.建立非线性多级齿轮传动系统的虚拟样机,对其工作过程进行仿真,将同工况条件下综合传动装置虚拟样机仿真结果与综合传动实验台实验结果进行对比,验证基于虚拟样机获取载荷谱的可信性,对载荷谱进行插值运算得到齿轮危险点的应力-时间历程,采用三峰谷雨流计数法生成2维分布的随机疲劳应力谱,充分考虑材料的疲劳性能,预测关重件在多存活率下的疲劳可靠性寿命.研究结果表明:该方法能准确地描述齿轮-转轴-轴承非线性系统的动力学特性,预测关重件在多存活率下的疲劳寿命,为实现预防性维修和精确化保障提供决策依据.     

齿轮轮齿三维动力接触有限元分析

介绍了几何参数化建模和动力接触有限元仿真技术在齿轮应力分析中的应用,为齿轮轮齿的有限元仿真分析提供了通用、简便的一般方法,并对一对齿轮轮齿啮合过程进行了应力分析,给出了应用实例.     

考虑齿轮轴变形的斜齿轮接触分析

为分析齿轮轴复杂变形（弯曲变形与扭转变形的耦合）对斜齿轮接触状态的影响,利用有限元方法,研究了齿轮轴变形下斜齿轮传动系统的接触特性。通过有限差分法计算齿轮轴变形量,以及ISO 6336-1标准对齿轮啮合刚度的计算,验证了有限元方法和模型的正确性。通过分析齿轮轴特性,建立了刚性和柔性齿轮轴两种有限元模型。计算结果表明,齿轮轴的变形会影响齿轮齿向载荷分布、接触应力分布、齿根弯曲应力分布,从而引起偏载现象,并且增加了齿轮啮合重合度,降低了齿轮的啮合刚度。为分析齿轮轴复杂变形（弯曲变形与扭转变形的耦合）对斜齿轮接触状态的影响,利用有限元方法,研究了齿轮轴变形下斜齿轮传动系统的接触特性。通过有限差分法计算齿轮轴变形量,以及ISO 6336-1标准对齿轮啮合刚度的计算,验证了有限元方法和模型的正确性。通过分析齿轮轴特性,建立了刚性和柔性齿轮轴两种有限元模型。计算结果表明,齿轮轴的变形会影响齿轮齿向载荷分布、接触应力分布、齿根弯曲应力分布,从而引起偏载现象,并且增加了齿轮啮合重合度,降低了齿轮的啮合刚度。     

双列角接触球轴承动刚度特性分析

为研究双列角接触球轴承动刚度特性,在双列角接触球轴承动力学分析基础上,建立双列角接触球轴承动刚度仿真分析模型。采用精细积分法和预估-校正Adams-Bashforth-Moulton多步法相结合的算法对双列角接触球轴承动刚度模型进行求解,分析轴承结构参数和工况参数对轴承动刚度的影响。分析结果表明：沟曲率半径系数对轴承动刚度影响较小,随着内、外沟曲率半径系数的增加,径向刚度略有增大,轴向刚度和角刚度相对减小;增加钢球数有利于提高轴承动刚度;轴向预紧量较大时轴承动刚度较高,但过大的轴向预紧会使轴承寿命降低,应合理确定轴向预紧量;随转速的增大,轴承动刚度先减小后增大,且转速较低时可近似以接触刚度代替轴承动刚度,转速较高时应综合接触刚度和油膜刚度求得轴承动刚度;外载荷对轴承动刚度有较大影响,加大径向载荷和轴向载荷有利于提高轴承动刚度,随着力矩载荷的增大,轴承动刚度变化较为复杂,但整体上,呈现先减小后增大的趋势。     

行星轮安装孔周向位置误差对行星轮系振动特性的影响研究

行星轮安装孔周向位置误差是行星轮系制造加工过程中的一种常见误差,该误差会导致行星轮系轮齿间的啮合线长度和啮合相位发生变化,使行星轮系出现异常振动、噪声和载荷分布不均等问题,加速行星轮系轮齿的失效。针对行星轮安装孔周向位置误差激励机理不明问题,提出一种包含行星轮安装孔周向位置误差的行星轮系动力学建模方法。利用该方法推导行星轮安装孔周向位置误差与行星轮系轮齿啮合线位置、压力角和位置角之间的映射关系,及其对轮齿接触线长度和啮合相位影响特性,获得行星轮安装孔周向位置误差影响下的行星轮系动态响应。仿真结果表明：行星轮安装孔周向位置误差直接导致行星轮系齿轮刚度相位和幅值发生变化,行星轮系均载特性变差,动态传递误差和振动位移变大,且振动位移出现明显的调制线性。通过行星轮安装孔周向位置误差模拟实验验证了所提理论方法和计算结果的正确性。