齿轮啮合内部动态激励数值根据

把具有内部激励和时变刚度齿轮系统非线性微分方程变换为近似的线性微分方程,把时变刚度激励、误差激励、啮合冲击激励作为右端顶。时变刚度曲线用轮齿三维接触有限元方法求得,啮合冲击激励力用轮齿三维 冲击－动力接触有限元混合法求得。误差激励按精度等级确定的齿轮偏差进行模拟。把激励力作用在整个齿轮系统的三维有限元模型上,以便求得其振动响应。     

真实啮合状态面齿轮副时变啮合刚度计算及系统振动特性分析

为了获得面齿轮传动系统真实啮合状态的时变啮合刚度,提出一种能够综合考虑齿面修形和安装误差,运用面齿轮轮齿接触分析(TCA)及承载接触分析(LTCA)技术的时变啮合刚度精确计算方法。构建了面齿轮副的TCA和LTCA模型,采用有限元和数学规划的方法获得轮齿接触变形及齿轮啮合力,计算得到面齿轮副精确时变啮合刚度,进而研究了修形参数对面齿轮系统时变啮合刚度的影响规律;在此基础上,建立了考虑时变啮合刚度以及综合传递误差等内部激励的面齿轮传动系统动力学模型,仿真了精确时变啮合刚度激励下的面齿轮传动系统振动响应,为面齿轮传动系统的动态设计提供了理论参考。     

齿轮系统谐波共振的多尺度分析方法

考虑齿轮啮合动态刚度、传递误差、齿侧间隙等非线性因素,将时变刚度按5次谐波展开,齿侧间隙按3次多项式拟合,运用多尺度方法分析了单对直齿轮传动系统的谐波共振响应特性,讨论了系统在非共振硬激励下消去长期项的条件,给出了系统中存在的多种频率因子,发现了系统中存在2阶、3阶超谐波共振和1／2阶、1／3阶次谐波共振,推导了稳态振动下的频率响应方程,并绘制了频率响应曲线,分析了静态激励、动态激励、参数激励以及系统中阻尼对稳态响应的不同影响作用。     

齿轮时变系统的强迫振动

建立了考虑齿轮时变啮合刚度时的二级齿轮系统的动力学模型，用A算符方法推导出了系统的近似解析解，研究了系统对时变啮合刚度、扭矩波动及齿轮误差激励的响应。计算结果表明，A算符方法克服了谐波平衡法的缺陷，可靠性更高；系统响应的频率成分不仅与啮合频率和激励频率有关，还与其组合形式有关；即使激励频率远大于派生系统的固有频率，在实际的物理系统中，由于时变啮合刚度的影响，也可能出现主共振、谐共振和组合共振。     

含间隙的斜齿轮副扭振分析与试验研究

建立了科齿轮副的间隙型非线性扭振模型，其中考虑了斜齿轮副的啮合综合误差，齿侧间隙和时变啮合刚度。采用三维有限元法计算了斜齿轮副啮合刚度，用三次样条插值拟合得到时变啮合刚度函数。用数值积分方法对系统的非线性动力学微分方程进行了求解，获得了斜齿轮副在外转矩作用下受静态传动误差激励的非线性稳态强迫响应，并对系统的动态响应进行了测试，试验和理论计算结果了一致性证实了本文所提出模型和解法的正确性。     

基于增量谐波平衡法的人字齿轮副非线性频响特性分析

建立了考虑时变啮合刚度、恒定间隙、动态间隙、静态传动误差和外部动态激励的人字齿轮副扭转动力学模型,采用增量谐波平衡法分别求解了恒定间隙和动态间隙下系统的频响特性,用Runge-Kutta数值法对计算结果进行验证,分析了时变啮合刚度、阻尼、静态传动误差及外载激励对系统幅频特性的影响.结果表明,系统中不仅存在着主谐波响应,而且存在着超谐波响应;时变啮合刚度、静态传动误差对系统幅频响应有激励作用,阻尼对系统幅频响应有抑制作用,改变外载激励对系统幅频响应状态变化的影响不大;相比于恒定间隙,增加动态间隙幅值能进一步控制齿轮系统的非线性振动.     

齿轮系统动态传递误差和振动稳定性的数值研究

建立了计及轮齿时变啮合刚度、啮合阻尼、支承刚度和阻尼的齿轮系统扭转-横向振动耦合的3自由度动力学模型。用数值仿真方法,研究了重合度、支承刚度、啮合阻尼和支承阻尼对齿轮动态传递误差和动力稳定性的影响。研究结论对于高速、精密齿轮传动的动力学设计具有积极意义。     

斜齿轮啮合传动内部激励研究

齿轮啮合传动的内部激励是引起齿轮振动和噪声的关键因素,以某8挡自动变速器中一对常啮合斜齿轮为研究对象,对其啮合传动过程的内部激励开展全面深入研究,包括齿面接触状态、时变啮合刚度、误差激励和啮合冲击。采用有限元法分析斜齿轮的静态和动态接触过程,得到齿面接触应力的大小及分布;采用接触线长度变化表示时变啮合刚度的理论方法和采用有限元仿真的方法得到斜齿轮传动的时变啮合刚度曲线;采用理论计算和有限元法分析斜齿轮误差激励,包含啮合误差、静态传递误差和动态传递误差;采用有限元法分析啮合冲击,得到齿轮传动过程的齿根应力;采用有限元法计算齿面接触线上应力分布。研究为斜齿轮传动状态的改善提供了基础。     

摩擦系数对直齿轮副振动特性的影响

滑动摩擦是齿轮啮合过程中不可忽视的激励源。瞬时振动速度影响啮合齿的相对滑动速度,导致摩擦力的变化,从而可能增加齿轮振动。采用集中参数法,综合考虑时变啮合刚度、静态传递误差、内外部激励、支撑刚度、弯曲刚度及阻尼等因素的影响,建立了考虑时变摩擦系数的直齿轮副的集中参数模型,并通过数值分析方法求解系统运动微分方程,分析齿轮系统振动响应特性。研究结果表明,在不同工况条件下,滑动摩擦力对动态啮合力和动态传递误差的周期产生轻微影响,并在幅值处产生明显变化。选择合适的工况与降低齿面摩擦对齿轮系统疲劳寿命和减振降噪具有重要意义。     

电动汽车高速齿轮的振动噪声分析方法研究

在研究了传递误差的计算优化和频谱特性基础上,利用系统传动误差频谱特性及其激励下强迫振动的频率特性,巧妙地将齿轮多自由度振动模型简化为双质量振动模型,得到了齿轮传动误差激励下齿轮振动的解析解;建立了齿轮系统的质量、刚度、传动误差频谱与齿轮振动频谱的函数关系,得到了齿轮振幅、轮齿振动作用力、对轴承与箱体的振动作用力等关键的振动评价参数;并分析了质量、刚度和传递误差频谱对振动的影响。这对电动车减变速器的NVH(振动、噪声、声振粗糙度)问题的分析与解决提供了明确、可靠的方法。     

考虑啮合刚度时变性的齿轮传递误差计算

齿轮传递误差是衡量齿轮副动态性能的重要指标,齿轮时变啮合刚度对周期性变化的传递误差有重要的影响,二者是齿轮副重要的内部激励。为充分揭示两者的内在联系,同时考虑轮齿修形工艺对传递误差的影响,准确给出了齿顶修形量对齿轮啮合区的影响区间模型和齿向修形模型,建立了考虑齿轮修形因素的基于时变啮合刚度的齿轮传递误差计算模型。将传递误差的理论模型与试验结果对比,得到了良好的吻合效果,验证了传递误差模型的准确性。     

负载对星型齿轮传动动态特性的影响分析

建立了受传递误差和时变啮合刚度激励的星型齿轮传动的间隙型多自由度非线性动力学模型 ,并用自适应变步长 Gill数值方法进行了求解。结合 Poincaré映射和相平面研究了系统在不同外载荷情况下的各类稳态响应及其动力学分岔特性。通过分析各齿轮副的动载荷系数变化规律讨论了各齿轮副啮合状态在非冲击、单边冲击以及双边冲击状态之间的转化过程和外载荷的关系。发现系统的非谐响应在很大程度上依赖外载荷的大小 ,轻载下星型齿轮传动系统易于出现脱啮、齿背冲击和载荷不均匀现象 ,从而会导致较大的动载荷和混沌噪声。     

摩擦作用下周期双参变激励齿轮系统非线性振动响应研究

研究了周期双参变激励齿轮系统在摩擦作用下的动力学响应,建立了考虑轮齿时变啮合刚度和齿间摩擦的单自由度扭转非线性振动模型,研究了摩擦因子、重合度、惯量比、刚度因子、阻尼因子、载荷分配系数等参数对齿轮系统非线性振动响应的影响。研究结果表明:摩擦对周期双参变激励齿轮系统非线性振动有重要的影响。     

考虑齿顶修缘的齿轮-转子系统振动响应分析

考虑齿轮齿顶修缘,基于ANSYS软件建立了直齿轮啮合有限元模型,基于该模型确定了未修缘以及不同修缘量下的时变啮合刚度和静态传递误差,并将其引入齿轮-转子系统的有限元模型,分析了齿顶修缘对系统振动响应的影响。研究表明:随着齿顶修缘量的增加,时变啮合刚度以及静态传递误差在啮入点以及单双齿啮合区交替处的突变减少;在一定转速内,系统振动响应的幅值降低,但在某些临界转速附近反而有增大的趋势;当齿轮啮合频率等于系统固有频率或分频时会出现共振峰,在某些修缘量情况下一些分频对应的共振峰消失,研究结果可为修形齿轮的动态响应计算和结构设计提供理论依据。     

随机激励作用下的齿轮时变系统稳态响应研究

在外部随机激励作用下,对齿轮传动系统时变啮合刚度的稳态动力响应进行了研究,建立了包含外部随机激励力的周期时变啮合刚度的直齿轮副模型。为了计算齿轮系统的响应,采用了一种非常有效的方法,称为迭代谱方法。该方法主要应用在频域中的推导,并且可提供响应的显式功率谱密度,功率谱密度响应可表示为双谱的函数,即参数系统双时相脉冲响应的双线性傅里叶变换。     

风力发电机齿轮传动系统的动态特性分析

以某1.5MW风力发电机齿轮传动系统为研究对象,基于机械动态仿真技术,对传动系统的动态特性进行研究。以Pro/E和S4WT为工具,建立其齿轮-传动轴-轴承-箱体的系统耦合分析模型。给出了约束、驱动和负载的添加方法,综合考虑轮齿时变啮合刚度、啮合误差、轮齿啮合冲击等内部激励,以及风力机气动转矩和负载转矩等外部激励的条件下,得到了系统的振动响应和动态啮合力,并和理论值进行对比验证。研究结果为风力发电机齿轮传动系统的动态优化设计和可靠性分析提供了理论依据。     

用谐波平衡法分析齿轮耦合的转子－轴承系统的动力特性

在齿轮耦合的转子－轴承系统中,有多种因素使系统产生非线性振动。,有多种因素使系统产生非线性振动。在考虑齿轮时变啮合刚度和齿面间摩擦力的情况下,使用谐波平衡法,研究了系统的动力特性,并用数值解对其结果进行了校对。研究发现,由于齿轮时变啮合刚度和齿面摩擦力的影响,即使没有不平衡质量引起的激励,系统也会产生振动;即使是单频激励,系统也会产生多频响应。     

基于离散傅里叶变换与谐波平衡法的行星齿轮系统非线性动力学分析

研究了多间隙作用下行星齿轮系统的强非线性动力学行为。考虑齿轮啮合误差和时变啮合刚度,建立了2K—H型行星齿轮传动的弯扭耦合非线性动力学模型。利用离散Fourier变换(DFT)及其逆变换(IDFT)处理方程中非线性恢复力与位移坐标之间的函数关系,发展了一种可以求解多阶谐波响应的数值谐波平衡法,并用Broyden方法求解其形成的代数平衡方程组。用该方法分析齿轮非线性动力学稳态解时,啮合刚度与激励可以是任意的周期函数形式,不仅可以包含多次谐波响应,而且还可以求解系统的次谐波响应。克服了传统的解析谐波平衡法基于描述函数进行而难以求解一般周期响应和次谐波响应的缺点。作为算例,用该方法分析了行星齿轮传动的非线性频响特性,并与相应的线性系统进行了比较。     

随机内外激励对齿轮系统动态特性的影响分析

考虑时变啮合刚度、齿侧间隙等因素的影响,建立了单对齿轮系统纯扭转非线性动力学模型。将齿轮综合传递误差波动和外部载荷作为随机变量,利用数值仿真方法对系统模型进行了求解,通过统计分析得到了系统各响应量和动态啮合力的统计特征。结果表明:外部激励的随机性对齿轮系统振幅和动态啮合力的影响比综合传递误差波动随机时明显;综合传递误差及外部激励随机波动离散程度的增加会导致系统振幅和动态啮合力不稳定性加剧。     

齿轮传动系统的动态模拟

针对齿轮副非线性振动问题展开研究,综合分析了啮合冲击激励、时变啮合刚度和误差激励对齿轮系统振动的影响。根据扭转啮合刚度定义,分别建立了无齿面缺陷和有齿面缺陷的齿轮三维接触仿真分析模型。计算了两种运行状态下,不同接触位置上的扭转啮合刚度。在进行齿轮副非线性振动的分析时,综合考虑了啮合冲击激励、时变啮合刚度和误差激励等非线性因素,建立了齿轮副非线性动力学模型,采用变步长四阶Runge-Kutta数值积分方法求解了系统的动态响应。