功率四分支齿轮传动系统的弯扭耦合振动固有特性研究

在轴承-转子系统动力学理论的基础上,考虑齿轮啮合效应和转子弯扭耦合效应,建立了功率四分支齿轮传动系统振动方程,求解自由振动的特征方程,获得了该系统耦合状态下的前14阶固有频率和振型,以及非耦合状态下前8阶固有特性。得出如下结论:1)系统结构的对称性导致部分转子的模态对称;2)系统的模态类型主要表现为两类形态:一类以某一转子振动为主,其他转子的振幅很小;另一类表现为复杂的多转子弯扭耦合振动;3)转子间的弯扭耦合对系统的固有频率和模态产生了很大的影响,在进行功率四分支齿轮传动系统的振动特性研究时,必须同时考虑转子弯扭耦合效应的共同作用。     

齿轮传动转子系统弯扭耦合振动研究

为分析齿轮传动复杂轴系的振动问题,根据有限元法和拉格朗日法,考虑陀螺效应、油膜支承等因素,得到了转子-轴承系统的弯扭耦合振动模型;在此基础上,根据齿轮副运动过程中啮合刚度和啮合阻尼的变化,得到了齿轮副系统的弯扭耦合振动模型。然后,根据齿轮副的实际排列方式,引入方位角,使得转子模型与齿轮副模型坐标统一化,并将其耦合到一起,得到了更加接近实际的齿轮转子模型,并且计算了其临界转速和振型。研究结果表明,耦合后转子的临界转速低于单转子的临界转速,齿轮传动对转子轴系振动有着明显影响。     

齿轮轴系弯扭耦合振动理论的统一

在研究齿轮轴系的弯扭耦合振动时,有两种常用的耦合模型,即力耦合模型和几何耦合模型。本文证明,这两种耦合模型以及基于这两种耦合模型构建的齿轮轴系弯扭耦合振动方程可以被统一到一个统一的模式中;几何耦合模型是力耦合模型的特例,几何耦合模型及基于几何耦合模型的齿轮轴系弯扭耦合振动方程可分别从力耦合模型及基于力耦合模型的齿轮轴系弯扭耦合振动方程中导出,从而大大方便和简化了用几何耦合模型构建齿轮耦合轴系弯扭耦合振动方程的过程。对这两种耦合模型进行的数值计算与分析表明,在进行齿轮耦合轴系转子动力学研究时,几何耦合模型和力耦合模型具有相同的效果,而且力耦合模型中齿轮啮合刚度的取值对计算结果几乎没有影响。     

扭转刚度对面齿轮四分支传动系统固有特性影响

为研究扭转刚度对面齿轮四分支传动系统固有特性的影响,建立考虑扭转刚度和时变啮合刚度的集中参数系统动态力学模型,采用数值求解法,对动态力学模型的微分动力学方程进行求解,分析了扭转刚度对面齿轮四分支传动系统固有特性影响。结果表明:面齿轮四分支传动系统的固有频率具有明显的四重频现象;刚度在0. 4×109～0. 8×109N·mm-1变化时,固有频率的变化幅度较大,扭转刚度大于0. 8×109N·mm-1时对系统前10阶的固有特性的影响较小。可以为进一步进行面齿轮四分支传动系统的结构优化设计提供理论依据。     

齿轮耦合的故障转子系统弯扭耦合振动特性研究

利用有限元方法研究了齿轮耦合汽轮机组转子系统健康时与发生裂纹故障、碰摩故障时的系统弯扭耦合振动特性。根据转子系统各阶临界转速的变化情况,并结合动态响应图,分析研究了转子系统发生裂纹、碰摩故障时的一些非线性动态特性。通过对转子系统弯扭耦合振动特性的研究,为设计工作提供参考。     

多转子系统弯扭耦合振动分析的整体传递矩阵法

介绍了多转子系统弯扭耦合振动分析的整体传递矩阵法,推导了考虑弯扭耦合的齿轮耦合单元的传递矩阵,将整体传递矩阵法推广、应用于包含齿轮啮合效应的齿轮传动转子多轴系统弯扭耦合振动的动力计算问题中。采用整体传递矩阵法对具有齿轮啮合的多转子相互耦合系统的临界转速进行了计算。计算结果表明,这是一种精确度高,简便实用的方法,适于工程技术人员在微机上应用。     

多平行齿轮转子系统的振动特性分析

多平行齿轮转子系统的振动特性对其总体性能有着重要的影响,分析了某三平行齿轮减速系统的固有频率、振型及强迫振动响应。结果表明,由于齿轮的啮合作用,各齿轮轴相互耦合,发生了弯扭耦合振动,派生出许多新的模态,各轴上的不平衡会引起整个系统的振动响应。     

转子弯扭耦合振动非线性动力学特性研究

对Jeffcott转子的非线性弯扭耦合振动微分方程进行了理论分析，得出了在弯扭组合共振区内弯曲振动和扭转振动的频率特征，利用数值方法对转子系统在较宽的参数域内进行分岔研究，得出了弯扭组合共振为概周期运动的结论，求出了弯扭组合共振区与不平衡量之间的关系，分析结果为转子的安全运行和弯扭组合共振故障的判别提供了理论依据。     

锥齿轮传动转子系统纵弯扭耦合振动的不平衡响应

研究了在外载荷作用下锥齿轮传动转子系统纵弯扭耦合振动的不平衡响应.建立了锥齿轮传动转子系统纵弯扭耦合振动的力学模型,通过作用在系统上不平衡量和不同外载荷,分析了由于纵弯扭耦合效应对不同转子之间不平衡响应的影响;讨论了外载荷的变化对不平衡响应的影响.结果表明外载荷会引起轴承特性的变化,从而影响系统的不平衡响应.     

单级齿轮副弯扭耦合非线性振动特性研究

以直齿轮副为研究对象,建立了包含时变啮合刚度、综合误差、齿侧间隙和输入转矩等因素的6自由度弯扭耦合非线性振动模型。结合分岔图和庞加莱映射图,研究了齿侧间隙、输入转矩以及二者耦合作用和主、从动轮轴承支撑刚度对系统振动特性的影响。研究表明,输入转矩一定时,随着齿侧间隙不断增大,系统通过分岔和激变从单周期响应过渡到混沌;齿侧间隙一定时,随着输入转矩不断增大,系统通过倒分岔和激变从混沌过渡到单周期响应;当输入转矩较大时,齿侧间隙对系统响应影响很小;支撑刚度较大系统响应稳定,并且从动轮轴承支撑刚度对系统振动特性影响较大。     

刚柔耦合地铁齿轮传动系统振动响应分析

地铁齿轮箱是车辆关键传动部件,其振动情况影响列车行车安全。针对地铁齿轮箱振动响应问题,以地铁齿轮箱实体模型为研究对象,借助Cero及ADAMS的数据接口进行了数据转换,并借助ANSYS实现将齿轮箱体柔性化,基于ADAMS将柔性体替换掉原模型对应刚性体,并对其进行合理约束,建立齿轮接触模型,并采用ADAMS内置机械包模块建立轴承副,生成了地铁齿轮箱刚柔耦合动力学模型。根据齿轮箱动力学仿真结果,分析箱体在齿轮启动瞬间及加速阶段存在较大振动冲击,比较各测点的应力应变情况可知,上箱体明显较之下箱体有更显著的振动冲击响应,上箱体观察口及上箱体顶部区域由于信号的叠加作用等因素有较大的应力应变响应,可以考虑对箱体结构进行优化,考虑添加加强筋等措施加强危险节点的稳定性。为地铁车载齿轮箱设计提供参考。     

系统刚度对行星齿轮传动振动特性影响研究

为了分析齿轮啮合刚度、支承刚度对行星传动系统振动特性的影响,建立了基于人字齿行星传动的平移一扭转耦合的动力学模型.在动力学模型中,每个运动构件假定有3个自由度,同时考虑各构件的支承刚度、轮齿时变啮合刚度等影响因素.根据各构件的运动方程建立传动系统的动力学微分方程,并对其进行特征值问题求解,获取行星传动系统振动特性.     

高速大功率密度齿轮传动系统的干摩擦阻尼环减振特性研究

以干摩擦阻尼环对高速大功率密度齿轮传动系统减振特性的影响为研究对象,在考虑干摩擦阻尼环减振作用、轮齿时变啮合刚度、啮合传动误差的基础上,建立干摩擦阻尼环齿轮传动系统的弯扭轴耦合多体动力学模型。设计一套输入最高转速为36 000 r/min、油润滑的齿轮传动系统干摩擦阻尼环减振试验系统,并验证了动力学模型的有效性。研究干摩擦阻尼环结构参数对齿轮传动系统减振特性的影响。结果表明：针对高速大功率密度齿轮传动系统,干摩擦阻尼环具有良好的减振特性,降幅比可以达到20%;通过优化阻尼环结构参数如外圆直径（阻尼环与轮缘间的过盈量）、厚度、宽度等可使齿轮传动系统获得最优减振效果。     

斜齿圆柱齿轮传动系统的耦合振动分析

建立了斜齿轮传动系统（斜齿轮、轴与轴承）的弯曲-扭转-轴向-扭摆耦合振动的动力学模型，推导了其振动微分方程，计算了风力发电机组增速箱FH660的传动系统的振动响应，并进行了三维有限元模态分析。对斜齿轮传动系统进行了很好的数值模拟，为斜齿轮传动系统的动态设计提供了有效的方法。     

纯电动汽车高速斜齿轮传动振动特性分析

为研究高转速情况下时变啮合刚度和啮合冲击对斜齿轮传动振动特性的影响,以某纯电动汽车高速斜齿轮传动为研究对象,建立了弯-扭-轴动力学模型;采用改进的基于承载接触分析的计算方法获得时变啮合刚度曲线,并计算了啮合冲击时间及啮合冲击力幅值;分析了时变啮合刚度、啮合冲击以及两者综合3种激励条件下高速斜齿轮传动系统的振动特性。结果表明:时变啮合刚度激励下,在过共振区,转速变化对系统振动的影响不显著;啮合冲击激励以及综合激励条件下,系统振动随转速的升高而增大,与啮合冲击激励相比,综合激励下振动加速度增幅较缓。研究结果可为纯电动汽车高速斜齿轮传动的设计和工程应用提供参考依据。     

热弹耦合运动斜板振动特性研究

分析无量纲运动速度、边长比、斜角,无量纲热弹耦合因子等参数对热弹耦合运动斜薄板振动特性的影响。以运动热弹耦合运动斜薄板为研究对象,基于弹性薄板小挠度弯曲理论,建立运动微分方程,采用微分求积法进行离散建立热弹耦合运动斜板的特征方程。得到了热弹耦合运动斜板前3阶模态的无量纲复频率与运动速度之间的关系曲线。结果表明,相同条件下,第1阶模态发散失稳的临界速度随着斜板角度的增加而减小,第1阶模态的发散失稳临界速度随着无量纲热弹耦合因子的增大而增大。     

齿轮系统耦合振动响应的预估

首先用有限元法和误差近似等效方法模拟了齿轮啮合时的三种激励；然后用有限元法建立了包含齿轮副、传动轴、轴承和箱体的齿轮系统完整的动力学模型，反映了传动系统和结构系统的耦合效应；并在工作站上用I-DEAS软件预估了在齿轮动态激励下齿轮箱的动态响应；最后对实际减速器进行了实验研究，得到了齿轮箱表面法向振动速度，并与有限元计算结果进行了比较，吻合良好。为低振动高速重载齿轮系统的设计奠定了良好的基础。     

齿轮传动系统非线性动力学特性分析

文中以航空发动机附件的直齿圆柱齿轮传动系统为研究对象,利用集中质量法建立了系统的耦舍振动模型,在模型中考虑了时变啮合刚度、静态传递误差和齿侧间隙等非线性因素.利用Runge-Kutta数值计算方法对系统的非线性动力学方程进行求解,得到了系统的动态仿真结果,结果显示系统具有很强的非线性,并结合时间历程、相平面和Doincaré截面图对响应进行了分析比较.讨论了内部激励频率对系统动态特性的影响,分析了系统随着内部激励频率的变化表现出的不同运动状态.     

输电线路铁塔导线耦合振动动力特性研究

将输电塔和导线分别视为柔性悬臂梁和弦线,建立输电线路一塔两线的连续体简化力学模型.采用模态综合法研究分析塔横向振动与线面外振动耦合时的动力特性,给出铁塔与导线振动频率和振型的近似理论算法.针对典型线路的塔线耦合振动,分别采用理论算法和有限元方法对其动力特性做了计算.结果表明,两种方法获得的耦合系统的振动特性基本一致.