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。     

端面谐波齿轮啮合侧隙的计算机辅助分析

据板壳理论采用高度变位对刚轮和柔轮进行变位,在端面谐波齿轮传动数学模型基础上,用啮合分析软件分析端面谐波齿轮啮合侧隙的变化规律.通过计算机辅助图形分析,选择的结构参数和啮合参数按规律变化,计算、分析啮合侧隙的影响并用图形曲线显示在屏幕上.并找出啮合参数和结构参数与评价指标的内在联系,再通过参数修改,获得满意的结果.     

某弹协调器减速器动力学仿真分析

弹协调器是自动装填系统中的重要部件,在使用过程中经常出现协调到位不准确的问题。以多体动力学理论和ADAMS软件为基础,建立某弹协调器多刚体虚拟样机模型,计算得到工作过程中减速器齿轮啮合力的变化曲线,利用ANSYS软件对协调器支臂进行柔性化处理,建立刚柔耦合虚拟样机模型,重新计算得到振动条件下齿轮啮合力的变化曲线。通过对两种仿真结果及与理论计算结果进行比较,得出冲击振动环境会对协调器协调定位精度产生较大的不利影响,为全面研究协调器协调定位可靠性提供了重要参考。     

一种伺服机构齿轮副最小侧隙保证方法

通过对影响导引头机电伺服机构齿轮副侧隙的因素进行分析,得出最小齿轮副侧隙的计算公式,指出了按照经典的中心距、齿轮侧隙种类来设计减速器不能保证低温下齿轮副传动的最小侧隙要求.基于伺服机构减速器一般具有弹簧消隙装置,提出通过适当增加齿轮副中心距,不仅能保证传动稳定性,同时也能保证最小传动侧隙,合理分配公差,还可以降低生产难度,提高生产效率.     

新型大重合度齿廓齿轮时变啮合刚度研究

针对内啮合齿轮传动的发展需求,提出了一种可广泛应用于内啮合齿轮的大重合度共轭齿廓,基于能量法计算了新型齿廓齿轮的弹性变形量,在此基础上,对新型大重合度齿廓齿轮进行有限元分析,并与能量法的计算结果进行对比,验证了能量法的有效性.建立了齿轮的法向刚度模型及齿轮副扭转刚度模型,研究结果对新型内啮合齿轮传动的齿廓设计具有借鉴意义,同时为新型内啮合齿轮传动的动力学分析提供了理论基础.     

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。     

塔式起重机回转支承齿轮副侧隙的计算

塔式起重机回转支承齿轮副侧隙的确定与计算和一般用途齿轮副的有些不同，本文根据该齿轮副的结构安装形式及工作特点，介绍了其侧隙的确定与计算方法。     

螺旋角对双圆弧齿轮动态行为的影响分析

该基于圆弧齿轮的啮合传动特点,应用己建立的双圈弧齿轮单自由度啮合振动模型,理论研究了螺旋角对双圆弧齿轮传动过程中振动行为的影响。结果表明,在条件允许时,取较大的螺旋角有利于提高双圈弧齿轮传动过程中的动态性能。     

螺旋角对双圆弧齿轮动态行为的影响分析

该文基于圆弧齿轮的啮合传动特点, 应用已建立的双圆弧齿轮单自由度啮合振动模型, 理论研究了螺旋角对双圆弧齿轮传动过程中振动行为的影响, 结果表明, 在条件允许时, 取较大的螺旋角有利于提高双圆弧齿轮传动过程中的动态性能．     

齿轮裂纹对啮合刚度的影响分析

通过对三维轮齿接触有限元分析,建立了正常和齿根与分度圆处不同裂纹故障的直齿圆柱齿轮三维实体有限元模型;通过对其啮合接触分析,求得不同状态下齿轮整个啮合过程的轮齿啮合综合刚度.分析结果表明:齿根裂纹对啮合刚度的影响要大于分度圆裂纹的影响.这对分析裂纹故障对齿轮啮合刚度的影响具有一定的指导作用.     

考虑轮辐刚度和齿廓修形的渐开线直齿轮动载荷研究

为解决高速重载车辆渐开线直齿轮功率密度低和振动载荷大问题,开展轮辐刚度和齿廓修形对齿轮动载荷影响规律研究。考虑轮辐刚度、齿廓修形和齿轮实际运动状态,结合解析法建立了齿轮啮合刚度模型,将该模型与10自由度横-扭-摆耦合非线性动力学模型进行耦合计算。结果表明：随着转速增加,齿轮动载荷均呈驼峰状变化,多数转速下薄壁轮缘齿轮动载荷较大,其中,动态啮合力第2阶和第6阶啮频对应的幅值明显增加;随着转矩增加,齿轮动载荷总体均呈抛物线减小,但薄壁轮缘齿轮存在局部峰值;随着修形量增加,齿轮动载荷均呈U形变化;存在最优修形量使动载荷达到最小,当修形量超过最优值时薄壁轮缘齿轮动载荷变化平缓;当修形量超过某临界值时修形齿轮动载荷大于无修形齿轮,且薄壁轮缘齿轮临界修形量较大;短修形齿轮动载荷总体均呈U形变化,长修形齿轮动载荷急剧减小,说明长修形可更有效地减弱齿轮振动。     

装甲车辆新型变速箱故障诊断研究

基于材料力学理论,给出了含点蚀的轮齿啮合刚度定量描述方法;进而建立了行星齿轮系统故障动力学模型;数值仿真了点蚀对行星齿轮系统啮合刚度与动态响应频谱特性的影响.结果表明:发生齿面点蚀时,啮合刚度会降低,且随故障程度发生变化;点蚀对行星系统动态响应的影响与定轴齿轮系统不同,其故障特征频率比较复杂;故障特征频率可以作为故障定位的依据.     

渐开线齿形谐波传动啮合参数的几何计算和优化设计

本文着重讨论渐开线齿形谐波传动啮合参数的几何计算及选择的主要问题。首先从弹性理论出发得出柔轮中线的变形曲线,建立数学模型。从而引导出柔轮、刚轮及波发生器的几何参数计算,以及从保证不发生啮合干涉和获得最佳侧隙的条件出发,为工程设计提供了一种利用最优化方法进行最佳啮合参数选择的设计计算方法。     

某型步兵战车行进间射击高低机动态接触非线性计算

为建立更为准确的火炮发射动力学仿真模型,以某型步兵战车高低机齿轮与齿弧为对象,对双齿啮合接触刚度系数进行了计算,并与整体ADAMS发射动力学模型进行了耦合。建立了齿轮与齿弧有限元模型,设置齿轮与齿弧初始啮合位置为双齿啮合区,采用罚函数法,求得接触力、接触间隙、接触渗透量等双齿区域接触特性,结合Contact接触力公式计算双齿接触刚度系数。以此为基础数据,建立了ADAMS步兵战车整车刚柔耦合发射动力学模型,对火炮行进间射击过程进行动力学仿真分析; 研究了2档车速下4种中等起伏路面条件下的行进间射击结构动态响应,齿轮、齿弧之间的动态间隙对火炮俯仰部分的空间指向的影响,分析结果表明,计算的高低机双齿啮合接触刚度系数能有效反映行进间射击过程中的动态特性,并为实现高机动条件下的高精度打击能力、提高射击精度提供数据基础。     

齿轮副啮合冲击仿真研究

齿轮副啮入冲击过程的仿真基于虚拟样机技术,采用ADAMS建立其齿轮系统力学模型.并根据啮合冲击的影响情况,得到某一特定传动条件下单对齿轮副冲击速度及冲击力的变化规律曲线,进而可以指导齿轮系统的设计和优化.     

安装误差对球齿轮姿态调整机构指向精度的影响分析

球齿轮是两自由度齿轮传动机构,将其应用于星载天线姿态调整机构具有结构紧凑、承载能力大等优点,安装误差是影响其指向精度的重要因素之一。在对球齿轮指向机构进行运动分析和啮合模型推导的基础上,建立了球齿轮机构的指向误差模型。分析计算了不同安装误差对其输出轴指向误差的影响。研究结果对球齿轮姿态调整机构的实际应用具有理论指导意义。     

基于LS-DYNA的行星齿轮非线性动力学特性研究

齿轮时变啮合刚度是研究齿轮传动过程中噪声、振动、动力学分析的重要依据．文中采用参数化建模方法建立了某行星排三维模型,应用非线性动力学软件LS—DYNA软件分析该行星排的齿面接触应力随时间的变化,并根据轮齿变形和相应的接触应力,得出行星齿轮内外啮合的时变刚度曲线,仿真分析与理论分析相吻合,为进一步研究行星排的动力学特性奠定基础．     

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。     

双圆弧齿轮侧减速器的设计

在一辆T—54A坦克上安装了双圆弧齿轮侧减速器,行驶里程已达三千公里,并进行了爬坡和过各种障碍的特种试车,未发现异常情况。当完成七十公里工厂试车、一千公里保险期试车和三千公里试车时,均进行了分解鉴定。经观测:齿轮啮合正常、跑合良好、接触迹高于7级精度;齿面光亮、光洁度大大提高;齿面磨损较小(公法线长度的减小量在一千公里后为0.05mm,三千公里后累积为0.07mm);轴承良好,负荷最大而且承受轴向力的双排短圆柱向心推力轴承3522的径向间隙仍在出厂时合格的范围内,接触迹正常。复装后齿轮啮合响声较小,并继续试车考核。低速、重载的坦克测减速器,若采用双圆弧齿轮,将比渐开线齿轮的承载能力和使用寿命有大幅度的提高。     

考虑阻尼和行星传动齿轮啮合刚度的动力传动系统动态特性

基于阻尼、齿轮啮合刚度的动力传动系统动态特性研究,可以更加准确、全面获取动力传动系统的固有特性,为动力传动系统优化匹配和系统动力学参数优化设计奠定基础.基于拉格朗日方程建立考虑发动机、联轴器等部件的阻尼参数、行星传动齿轮啮合刚度扭振动力学模型.通过复模态求解,对动力传动系统固有模态(复特征值、复特征向量)的物理意义,以及阻尼对系统固有特性的影响进行了分析.创新性地提出了复模态振型的表示方法,理论计算分析证明阻尼对动力传动系统固有特性的影响不容忽视.考虑阻尼参数,可获取更加准确的动力传动系统固有特性计算结果,支撑动力传动系统开展优化匹配;动力传动系统行星排考虑齿轮啮合刚度,可提取行星排齿轮传动固有特性,为行星传动固有特性与齿轮自激励优化匹配奠定基础.考虑阻尼和齿轮啮合刚度的动力传动系统动态特性研究具有一定实用价值.