电动轮轮边行星减速器动力学特性建模分析

电动轮轮边减速器作为复杂的行星齿轮传动系统,是受力情况复杂的动力传递系统,结构的动力学特性对机构的性能有重要影响。根据新型三级行星齿轮传动轮边减速器的结构特点和动力学特性,搭建多级传动齿轮副的运动微分方程,依此搭建系统的Simulink分析模型,模型利用齿轮时变刚度将传统扭振系统集中质量模型与齿轮动力学模型结合,同时引入轮边驱动电机矢量控制模型和负载变化模型,共同构成轮边驱动系统模型,可以分析齿轮传动在连续工况下啮合力,啮合变形等动态特性。分析齿轮传动在稳态及连续工况下啮合力、啮合变形、齿轮圆周加速度等特性的变化规律;并分析在典型工况下的工作过程。结果表明:随着齿轮传递扭矩增大、转速降低,三级传动机构的齿轮啮合更加稳定;齿轮时变刚度变化主要对齿轮啮合变形的变化产生影响,而对齿轮传递扭矩变化的影响变小,分析结果为此类机构设计提供参考。     

基于PXI轮边减速器结构参数优化设计

行星轮边减速器传动比大、结构紧凑且具备较强的承载能力。基于二级行星轮边减速器结构特点,保持总传动比不变,将齿数、模数及齿宽作为变量,在相同输入功率、转速下,当齿面接触强度和齿根弯曲强度达到一定安全系数时,寻求最优变量,使整体功率损失最小,进行优化设计;基于Simulink建立了最优解轮边减速器模型,并导入Labview,在Labview+PXI环境下实现模型实时仿真,对动态特性进行分析。结果表明,优化后,功率损失率由3. 87%降低至3. 31%;优化后轮边减速器各级齿轮传动啮合变形是混沌的,齿轮副啮合变形大小由其传递的力矩决定,受齿轮啮合时变刚度影响在稳定值周围波动,表明了优化设计的可靠性。     

大速比复合少齿差齿轮传动啮合特性分析

在分析大速比复合少齿差齿轮传动装置的传动原理和结构特点的基础上，从系统角度出发，考虑该传动装置的三级传动系统耦合变形、摆线轮、输出盘、行星架及各级箱体的具体结构，建立了大速比复合少齿差齿轮传动整机有限元啮合特性分析模型。对该传动装置中的摆线针齿啮合特性、各关键零部件受力和整机传动误差进行仿真分析，讨论了摆线针轮多齿啮合的动态过程。结果表明，减速器运转过程中，各零部件应力波动幅度较小，且均远低于其材料屈服极限；两片摆线轮总是一刚一柔同时承载，刚性区轮齿为主要承载区，柔性区轮齿受力较小，两片摆线轮啮合轮齿数量总和在9～11之间波动；传动误差曲线平稳，呈现周期性，无明显长波，整机传动误差峰峰值为46.719 5″。该研究结果为大速比复合少齿差传动装置的动态特性和啮合特性参数优化设计提供了理论依据。     

多级行星齿轮系统耦合动力学分析与试验研究

基于齿轮啮合理论和Lagrange方程,考虑各级齿圈扭转支撑刚度,提出运用集中参数法建立多级行星齿轮—箱体耦合扭转动力学模型。在分析多级行星齿轮啮合相位关系的基础上,确定各齿轮对时变啮合刚度,并运用有限元法获取各齿圈扭转支撑刚度。行星齿轮传动误差表示为轴频和齿频叠加的谐波函数,分析多级行星齿轮传动的主要激励特征。针对盾构机三级行星减速器某施工地段的运行条件,求解行星齿轮系统的动态响应,并分析其时频特性。采用背靠背能量回馈试验台架测试方案,测量盾构机行星减速器的振动加速度,采用数值积分计算振动速度和位移,并分析其振动特性。研究表明盾构机行星减速器振动试验数据与计算结果具有良好的一致性,验证多级行星齿轮系统耦合动力学模型的准确性。     

电动轮车辆三级轮边减速系统建模分析

三级轮边行星减速器作为一种新型大吨位电动轮车辆轮边减速器,可有效解决二级系统齿轮安全强度不足、轮边驱动系统性能匹配差等问题。根据三级轮边行星减速器的结构原理和工作特点,建立轮边驱动系统三级行星齿轮传动功率键合图,并基于此搭建系统的Simulink仿真模型,获得三级轮边减速器的频响特性及动态特性,结果表明其动力学特性和制动性能均能满足设计要求,且与整车传动系统性能匹配良好。所采用的研究方法和获得的结论,为进一步研究电动轮车辆三级轮边行星减速器动态特性提供了重要参考。     

封闭行星齿轮传动系统的动态特性研究

建立了封闭行星齿轮传动系统的动力学计算模型，模型中考虑了行星轮和星轮的啮合相位，行星架的弹性变形，轮系的弹性耦合和负载惯性。用数值解法获得了系统在时变啮合刚度、偏心误差和齿频综合误差激励下的动态响应和动载荷系数的频域历程。分析了在星型轮系和行星轮系动力耦合情况下，齿轮系统的动态特性以及行星轮和星轮的载荷分配均匀性。对比了中心轮在不同的输入转速下的浮动轨迹，得出了对封闭行星齿轮传动设计有意义的结论。     

矿用自卸车轮边减速系统可靠性建模分析

矿用自卸车轮边减速系统具有较大的传动比,受制于空间限制,而减小行星齿轮太阳轮齿数,因此会降低齿轮的可靠性。针对于此以某矿用自卸车轮边三级行星减速器为研究对象,根据系统结构和工作原理,基于Romax搭建轮边三级行星减速器虚拟样机有限元模型,对不同工况下各级齿轮的强度和疲劳寿命进行校核,解决传统计算对减速器所受径向载荷、自重及变形等因素考虑不足的问题,分析结果更加精确。结果表明轮边减速系统的齿轮接触疲劳强度、弯曲疲劳安全系数高,使用寿命达到设计标准要求,为同类矿用自卸车轮边减速系统设计研究提供理论依据和分析参考。     

重载工况下行星齿轮传动啮合偏载分析

为了深入研究重载行星齿轮传动多柔体变形下齿面载荷分布规律,提出一种计入结构柔性与齿轮副动态接触的行星齿轮传动耦合动力学建模方法。以某型兆瓦级风电齿轮箱行星轮系为研究对象,根据内齿圈、行星架结构及其边界特征,采用有限元缩聚理论建立内齿圈轮齿、行星架耦合点与弹性支撑之间的关联关系,利用齿轮副动态承载接触作为界面协调条件将各构件进行耦合,建立行星齿轮传动耦合动力学模型,分析了啮合偏载现象以及结构参数对啮合特性的影响。研究结果表明,作用在行星轮上的合弯矩以及行星架销轴非对称结构变形是造成啮合偏载的主要原因,系统共振会加剧啮合偏载程度;在共振区附近,齿轮动态啮合刚度与静态啮合刚度存在较大差异;增加销轴刚性、增大螺旋角可以改善啮合偏载程度,减小共振区系统振动,但在低转速区不利于系统减振,而增大行星架连接板刚性可以保持低转速区系统振动状态,同时减小共振区系统振动。     

考虑随机制造误差的风力机行星齿轮系统动力学特性

为研究综合传递误差的随机波动对风力发电机齿轮传动系统动力学特性的影响,考虑齿轮时变啮合刚度、综合传递误差等因素,建立风力发电机行星齿轮传动系统纯扭转动力学模型。以随机风速引起的齿轮系统转矩波动作为行星齿轮系统的外部激励,对某1.5 MW风力发电机行星齿轮传动系统的动力学特性进行仿真分析,得到系统各响应量时域内的统计特征和齿轮副间的动态啮合力统计特征。分析表明：行星架、行星轮和太阳轮在扭转方向上的振动特性与外部载荷相关,其振动位移与外部载荷波动有相似变化的趋势;综合传递误差随机分量的离散程度对行星齿轮系统的动态特性和齿轮副间的动态啮合力有较大影响。随着综合传递误差随机分量离散程度的增加,行星架、太阳轮和行星轮在扭转方向上的振动幅值明显增加;综合传递误差随机分量的随机性使齿轮副间动态啮合力产生随机波动,随机分量离散程度越大,动态啮合力波动越明显;当随机分量的离散程度达到某一值时,齿轮啮合过程发生脱离,引发啮合冲击。     

工程机械动力分流型齿轮箱功率流分析

通过对动力分流型行星齿轮箱（轮边减速器）中的功率分配情况进行了计算,为进一步分析此类齿轮箱的承载,能力提供了计算的依据。并以工程机械三级行星传动动力分流型齿轮箱为例,根据其速比、扭矩的分配,计算其各级的传递的功率。     

发动机激励下行星传动非线性啮合力特性

建立了发动机波动转矩激励下的行星传动纯扭非线性振动模型,模型中考虑了齿侧间隙、时变啮合刚度及其相位差、综合啮合误差以及各行星轮位置相角时变性。根据信号调制原理,分析了行星排啮合力边频带的产生原因。把发动机转速、转矩分成4种典型工况,在时域和频域内对行星排啮合力进行深入分析。研究表明,啮合力以单边冲击为主,啮频倍频与部件转频倍频调制普遍存在,受发动机工作状态影响相对较小,啮频倍频与波动转矩频率倍频调制则受工作状态影响很大,高速重载时作用最显著。该结论为行星齿轮传动设计提供了依据。     

轮边三级减速系统非线性动力学特性分析

以电动轮车辆新型行星齿轮传动三级轮边减速器为研究对象,对影响系统动力学特性的非线性因素进行分析。结合系统的结构特点,运用集中质量法建立纯扭转非线性动力学模型。并在推导构件相对位移的基础上,运用牛顿力学方程得到结构的运动微分方程。根据数学方程,基于Simulink搭建三级减速系统非线性分析模型,多级行星齿轮传动的齿轮副齿侧间隙、时变啮合刚度和综合啮合误差等均包含在模型中。结果表明:由于齿侧间隙、时变啮合刚度和综合啮合误差等因素的存在使系统表现出明显的非线性动力学特性,并在一定范围内使得振动响应更加复杂,跳跃现象更加明显;系统阻尼系数在一定范围内可以减小系统的振动振幅;新型三级系统较传统系统的振动幅度更大,变化频率更快,刚度、误差和阻尼的影响效果更明显;为此类研究提供参考依据。     

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。     

渐开线少齿差行星齿轮减速器动态接触仿真分析

首先通过SolidWorks建立了渐开线五齿差行星齿轮减速器的三维模型,运用ABAQUS有限元软件对齿轮副进行了在额定工况下的动态接触仿真分析,得到轮齿从进入啮合到退出啮合全过程的动态啮合效果,得到了啮合时轮齿的接触应力和von-mises等效应力;仿真分析了渐开线少齿差行星减速器在不同载荷下的重合度,并得出了其单齿啮合刚度曲线,根据线性叠加原理,得出了渐开线少齿差行星减速器在额定载荷作用下的时变啮合刚度曲线。     

电动汽车传动系统多工况动态传递误差分析

为探究电动汽车高速传动系统多工况下扭转振动规律和动态传递误差,建立某型电动汽车整车动力传动系统18自由度动力学模型。采用势能法计算出各级传动齿轮副的时变啮合刚度,运用切片法计算了考虑时变啮合刚度作用的各级传动齿轮副静态传递误差,并通过台架试验完成了静态传递误差检验与修正。对18自由度模型求解,得到系统的固有特性和不同工况下的动态传递误差,分析讨论了动态传递误差频谱特征。分析结果表明：各级齿轮副的异向扭转模态频率和车轮的扭转模态频率是各工况下动态传递误差频谱的主要成分,对应不同工况,各阶模态对动态传递误差的贡献量有很大不同。     

基于动态啮合刚度的直齿圆柱齿轮动态特性研究

齿轮系统转速直接影响齿轮系统的动态特性,然而在啮合刚度的计算中该因素却被许多学者们忽略。为了研究转速对啮合刚度的影响,基于有限元框架使用平均加速度法提出了一种计算与转速相关的动态啮合刚度的算法,同时对不同转速下的动态啮合刚度进行仿真计算与分析,最后进一步探究了受动态啮合刚度影响后的齿轮系统所具有的相关动态特性。分析表明,动态啮合刚度始终围绕着静态啮合刚度上下波动;随着转速的增加,其波动幅度增加,振荡次数减少;随着转速的变化,动态啮合刚度计算的动态传动误差振幅相对于静态啮合刚度而言大小关系不一致,且计算的齿轮系统共振转速区间或超前或滞后于静态啮合刚度模型;动态啮合刚度影响特定转速区间的齿轮系统的振动周期。对与转速相关的动态啮合刚度的研究可为直齿圆柱齿轮传动性能的改善及减振降噪提供参考。     

圆弧齿2K-V减速器的动力学建模

主要分析了圆弧行星齿轮的时变啮合刚度和渐开线行星齿轮的啮合刚度。并建立了2K—V型圆弧针轮减速器的动力学建模,结合实例求解变系数微分方程,获得系统的固有频率。最后通过动态特性试验验证了所建模型的正确性。     

车辆轮边三级行星减速器优化设计分析

针对某电动轮矿用自卸车轮边三级行星减速器在电制动工况时,第三级太阳轮、行星轮接触安全系数偏低、第三级太阳轮使用寿命偏低的问题。根据轮边三级行星减速器结构和工作原理,基于Romax搭建分析模型。根据齿轮疲劳寿命设计要求,在不改变齿轮齿数、模数等基本参数情况下,综合采用调整第三级行星架安装方向,对第三级太阳轮、行星轮修形进行优化分析。结果表明,综合采用两种优化方式,使得三级太阳轮接触强度安全系数提高11.5%,三级太阳轮寿命延长18.4%,达到37380h,满足了设计寿命要求。为此类行星减速器优化设计提高产品强度和使用寿命提供一定的参考依据。     

1.5MW风电机组变桨距用针摆行星减速器结构设计与传动效率研究

为提高承载能力,提出使用两级"二齿差"针摆行星传动替代三级渐开线行星齿轮传动作为目前我国1.5 MW风力发电机组变桨减速器的传动型式。详细介绍了该新型减速器的设计结构及工作原理,并以转化机构法为基础,通过对针轮与摆线轮啮合效率、轴承效率、输出机构效率的分析,推导出该减速器传动效率的计算公式。     

驱动桥主减速器动态特性分析

基于机械动力学理论,对驱动桥减速器进行动态特性分析。首先,建立驱动桥整体模型,分析了齿轮副啮合刚度、误差和啮合冲击激励,并根据啮合刚度的变化进行了传递误差的计算。其次,通过计算加载后的各零件的变形叠加所导致的齿轮副的错位量,研究了驱动桥动态响应结果。最后,提出改善动态特性的可行性方案,通过更换轴承和齿轮齿面修形优化,降低齿轮副错位量,提高其啮合质量,最终改善了驱动桥主减速器传动的动态特性。