谐波齿轮传动系统非线性扭转振动分析

考虑传动误差、非线性扭转刚度以及间隙等非线性因素,建立了新的谐波齿轮传动系统非线性微分方程。传动误差采用了新的计算公式。建立了对转矩转角实验曲线采用3阶多项式拟合,然后求导得到刚度公式的方法。开发了非线性动力学特性仿真分析软件。实验和仿真研究系统的动力响应,以及不同频率的误差分量对系统动态响应的贡献,明确了设计、制造及装配中主要的误差控制对象。     

谐波齿轮传动误差的补偿控制

由于谐波系统中存在传动误差,结果会使机构无法准确执行预定的传动。为了对谐波齿轮系统的传动误差进行补偿,本文首先对谐波齿轮传动系统进行分析,综合考虑谐波齿轮啮合摩擦、扭转刚度、侧隙、传动误差等多种非线性因素,根据谐波齿轮传动系统的力学模型,建立系统非线性动力学微分方程。采用PID控制器对系统进行控制,为补偿误差根据传递函数建立了控制系统方框图。最后通过比较PID控制前后的仿真误差,证明了PID控制对误差补偿的有效性。     

盾构机主减速器三级行星传动系统扭转动力学

针对盾构机主减速器中三级行星齿轮传动结构的特点,基于各级行星传动之间的耦合关系,建立了三级行星轮系的耦合扭转动力学模型。根据盾构机主减速器行星齿轮系统的设计参数,计算了三级行星齿轮传动系统的自然频率,分析了其扭转振动模式。考虑系统的变载荷外部激励,运用模态叠加法求解了系统在谐波负载激励下的动态响应,计算了各级齿轮的动态啮合力,分析了加速度响应的频谱特性,研究结果以为盾构机主减速器传动系统的动力学优化和动态可靠性设计提供参考。     

谐波齿轮传动系统动力学特性研究概述

对70年代以来国内外学者研究谐波齿轮传动系统动力学的几种典型模型进行了评价,指出了全面地考虑谐波齿轮传动系统中的非线性因素是进行谐波齿轮传动系统非线性动力学研究的重要条件,为合理地建立谐波齿轮传动系统的非线性动力学模型打下了基础。     

锥束口腔CT机复合谐波传动装置设计

锥束口腔CT诊断设备中扫描装置传动系统对传动精度要求高,普通传动装置难以满足其使用要求,针对我国研发的口腔CT机传动机构存在噪声大、定位精确度不高等问题,利用谐波传动机构传动平稳、传动精度高等优点,并结合行星齿轮传动抗冲击和振动能力较强等特点,设计出一套用于锥束口腔CT扫描装置的复合谐波传动装置。运用三维设计软件SolidWorks进行三维建模,并导入Adams动力学仿真软件进行了仿真实验,结果表明,设计的复合谐波传动装置响应迅速,转动平稳,传动精度高,满足医用要求。     

基于目标参数优化的双模式多级齿轮传动机构受迫振动特性分析

为了分析混合动力汽车双模式多级齿轮动力传动机构扭转振动产生的原因及其影响因素,基于SIMPACK建立了整车动力学模型。通过对动力学模型施加激励和设置输出通道,构建了扭振仿真系统。应用扭振仿真系统分析了多级齿轮传动机构的振型,并与理论计算和实验结果进行了对比验证。扭振仿真系统振型分析的结果与理论计算的传动系统固有频率以及噪声实验获得的主噪声频率一致,证明了构建系统的正确性。在此基础上,分析了阻尼减振器的阻尼、刚度的变化等目标优化参数对多级齿轮传动机构产生的扭转振动的影响。结果表明,将扭转减振器参数调整在适当范围内,对多级齿轮传动机构部分阶次的扭转振动有较好的衰减作用。     

多级齿轮传动轴系动态特性研究

本文从齿轮传动装置动态设计的需要出发，以包括齿轮、轴、轴承等的整个多级齿轮传动轴系为研究对象，考虑时变啮合刚度、传动误差及轴承的非线性刚度等因素，建立了弯－扭耦合振动的系统动力学模型和动力学方程。用数值计算法求解该非线性参变振动系统的时间历程响应。编制了相应的计算软件。通过实验进行了验证。仿真计算及影响因素分析和实验对比将另文发表。     

基于增量谐波平衡法的星型齿轮传动非线性动力学分析

建立了两级星型齿轮传动系统的非线性动力学分析模型,模型中考虑了系统的综合啮合误差、时变啮合刚度以及齿侧间隙。推导了多自由度多间隙系统的增量谐波平衡法计算公式,利用上述方法求解了系统非线性微分方程组,得到了两级星型齿轮传动的非线性频响特性。分析了阻尼系数、时变啮合刚度以及误差等参数对系统动态特性的影响。分析结果表明:间隙会使两级星型齿轮传动系统中出现多值解及跳跃现象的典型非线性特征;增大系统阻尼系数可以抑制系统的共振幅值;增大时变刚度幅值使得齿轮副传动误差的幅值增大;增大激励误差的幅值,使得系统各构件的振动幅值增大;多级星型齿轮传动系统有着比单级传动更丰富的非线性动态特性。     

基于虚拟样机齿轮啮合过程中啮合力动态仿真

基于多体动力学仿真软件ADAMS建立了齿轮-转子系统扭转振动动力学模型。该齿轮副模型包含传统齿轮副扭转振动模型的全部动力学内容。对齿轮啮合过程进行了仿真分析。分析了该模型中主要参数:扭转刚度、扭转阻尼、啮合刚度、啮合阻尼对齿轮啮合力的影响。结果表明:提高啮合刚度、增大啮合阻尼、减小扭转刚度、增大扭转阻尼都能有效地降低齿轮传动时产生的振动和噪声。为齿轮传动系统实现减振降噪提出了可行的优化措施。     

行星齿轮传动非线性动力学方程求解与动态特性分析

发展了单自由度解析谐波平衡法的应用。对行星齿轮传动系统的多自由度非线性动力学微分方程组，在考虑刚度波动的情况下，推导了行星齿轮系统微分方程组的解析谐波平衡法的计算公式，并采用Ｂｒｏｙｄｅｎ迭代方法求解非线性代数方程组。给出一个算例，用上述方法进行求解，得到了行星齿轮传动的非线性频响特性，与相应的线性系统进行了比较。并研究了时变啮合刚度、误差和齿侧间隙对系统非线性动力学行为的影响。     

旋转机械传动系统连续扭振动力学建模与仿真

在考虑传动系统连续分布质量的基础上,采用拉格朗日方程建立了旋转机械传动系统的连续动力学模型。通过传递函数法推导出任意轴上的扭振响应公式,并得到了存在间隙时传动系统的连续动力学模型。该连续模型能更精确地求解传动系统的固有频率,同时可有效减小传动系统自由度数量的变化对系统基频的影响。仿真结果表明,该连续模型能更丰富地反映出传动系统的扭振特性,为分析旋转机械传动系统扭振问题提供了一种新的途径。     

谐波齿轮传动扭转刚度的实验研究

通过逐次加载扭矩的方法测试谐波齿轮传动装置扭转刚度,所获得的扭转刚度曲线揭示出了摩擦效应对其正反加、卸载测量值准确性的影响。对研究谐波齿轮传动刚度具有指导意义。     

Global Dynamic Characteristic of Nonlinear Torsional Vibration System under Harmonically Excitation

Torsional vibration generally causes serious instability and damage problems in many rotating machinery parts. The global dynamic characteristic of nonlinear torsional vibration system with nonlinear rigidity and nonlinear friction force is investigated. On the basis of the generalized dissipation Lagrange's equation, the dynamics equation of nonlinear torsional vibration system is deduced. The bifurcation and chaotic motion in the system subjected to an external harmonic excitation is studied by theoretical analysis and numerical simulation. The stability of unperturbed system is analyzed by using the stability theory of equilibrium positions of Hamiltonian systems. The criterion of existence of chaos phenomena under a periodic perturbation is given by means of Melnikov's method. It is shown that the existence of homoclinic and heteroclinic orbits in the unperturbed system implies chaos arising from breaking of homoclinic or heteroclinic orbits under perturbation. The validity of the result is checked numerically. Periodic doubling bifurcation route to chaos, quasi-periodic route to chaos, intermittency route to chaos are found to occur due to the amplitude varying in some range. The evolution of system dynamic responses is demonstrated in detail by Poincare maps and bifurcation diagrams when the system undergoes a sequence of periodic doubling or quasi-periodic bifurcations to chaos. The conclusion can provide reference for deeply researching the dynamic behavior of mechanical drive systems.     

Bifurcation and chaotic vibration for an electromechanical integrated harmonic piezodrive system

In this paper, the nonlinear coupled dynamics equations of the electromechanical integrated harmonic piezodrive system are proposed. Using these equations, the bifurcation and chaotic vibrations of the drive system are investigated. The results show that chaotic vibrations occur in the drive system under some parameters. The voltage on the piezoelectric actuator, the stiffness factor and the length of the piezoelectric actuator significantly affect the nonlinear vibrations of the drive system. The ranges for the system parameters that lead to a drive system with bad dynamics are shown. These results can be used to predict the dynamic load in a drive system and are useful for maximizing the power density of a drive system.     

机械设计中的非线性动力学和动态设计一些问题

分析了机械系统中非线性动力学的主要特点和动态设计的一些问题,论述了它与振动学科中其他分支学科的关系,提出了一些有兴趣的前沿新课题：包括机械主传动系统中的扭转振动,机构运动弹性动力学,机械结构强度问题、高速机构动态设计方法学等,这些总是不仅有重要的实用价值,而且是非线性动力学与动态设计方法的新发展。     

谐波齿轮传动运动误差理论与测试技术的研究

详细地分析了谐波齿轮传动的误差源,误差源产生的运动误差及其频率,运用随机误差理论运动误差进行了综合,提出了运动误差的理论估算公式和对其频谱的分析方法。对运动误差的拍频现象产生的机理进行了详细的分析。建立了动态实时测试谐波齿轮传动运动误差及其频谱的测试系统,并进行了实测,验证了理论分析的正确性。     

前置后驱车辆传动系统扭转振动建模仿真与优化

车辆动力传动系统的扭转振动(简称扭振)表现对于车辆舒适性有极大的影响,为了解决某前置后驱车辆传动系统的扭振控制,结合机械动力学知识通过LMS AMEsim软件建立车辆传动系统模型,与实测数据进行比较以验证模型的可靠性。通过扭振频率与模态分析,确认发动机与传动系统在35.2334 Hz下有共振发生,通过优化离合器参数可使扭振得到很好的控制,同时也提出通过多目标遗传算法对传动系统多参数进行优化,更好地提高传动系统的扭振表现。     

风电机组传动链的动力学仿真研究

针对风电机组传动链在工作转速范围内的扭转共振问题,基于GL2010标准,结合动力学仿真软件SIMPACK和有限元分析软件ANSYS,建立了某兆瓦级风电机组传动链的多柔体动力学仿真模型,并使用模态分析方法对传动链动力学仿真模型进行了频域响应分析,基于2D坎贝尔图和模态能量分布图,筛选出了传动链的潜在共振点,最终通过时域仿真分析,对相关部件的加速度进行了傅里叶变换,进一步验证了该潜在共振点是否是实际的危险共振点。研究结果表明,该机型风电机组传动链不存在危险的共振频率,在工作转速范围内能够安全稳定地运行;该方法可为风电机组的稳定性和可靠性设计提供依据。     

Nonlinear dynamics of a planetary gear system with multiple clearances

Presented in this paper is on the nonlinear dynamics of a planetary gear system with multiple clearances taken into account. A lateral–torsional coupled model is established with multiple backlashes, time-varying mesh stiffness, error excitation and sun-gear shaft compliance considered. The solutions are determined by using harmonic balance method from the equations in matrix form. The theoretical results from HBM are verified by using the numerical integration. Finally, effects of parameters are discussed.