齿轮传动系统动态响应分析

利用SolidWoks软件建立齿轮传动系统实体模型,导入ANSYS软件进而完成齿轮传动系统三维有限元模型的建立。综合考虑了刚度激励、误差激励的耦合作用,采用ANSYS软件的瞬态响应模块的Full法对齿轮传动系统进行了动态响应分析。得出了齿轮传动系统在耦合激励作用下的响应曲线。为下一阶段的齿轮箱系统动态响应分析奠定了基础,也为齿轮箱故障诊断提供了一定的理论和技术支撑。     

点蚀与剥落对齿轮扭转啮合刚度影响的分析

为了模拟齿面点蚀和剥落对齿轮扭转啮合刚度的影响,提出了利用ANSYS软件对齿轮传动扭转啮合刚度有限元模型的建模和计算方法。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,并利用MATLAB比较了有点蚀剥落与无点蚀剥落齿轮的扭转啮合刚度的变化情况。模拟结果表明,点蚀和剥落的存在使齿轮的扭转啮合刚度减小,特别是在轮齿的单啮合区时,对扭转啮合刚度的影响剧烈。     

点蚀作用下变位行星齿轮系统动态特性研究

以某行星齿轮系统为研究对象,考虑实际工况下的齿轮安装变位特征,建立点蚀作用下故障齿面的啮合刚度有限元分析模型。分析不同点蚀位置、点蚀尺寸对行星变位齿轮啮合刚度影响,并以时变啮合刚度和传动误差作为综合输入激励,对行星齿轮系统进行动力学响应求解,研究点蚀特征对变位行星齿轮系统振动特性的影响。研究结果表明:点蚀显著降低啮合刚度,在啮合周期内,点蚀在齿根位置的啮合刚度变化最显著,且点蚀坑尺寸越大,啮合刚度减小越多;各点蚀区尺寸下的平均啮合刚度,都随正变位增大而减小,负变位增大而增大;点蚀对系统振动响应的影响主要表现为频谱上的故障频率及其倍频成分,且故障频率及其倍频的幅值随点蚀坑尺寸增加而增大,随正变位增大而增大,负变位增大而减小。此外,随着点蚀坑尺寸增大,Kurtosis值和RMS值均增大,但Kurtosis值对点蚀故障更灵敏。     

点蚀故障对齿轮传动系统噪声的影响

针对不同数滚机床齿轮齿面点蚀故障严重程度对齿轮传动系统噪声的影响,基于赫兹理论力学模型,运用ABAQUS创建了齿轮副的应力仿真分析模型,求解在未点蚀及不同点蚀故障严重程度下齿面最大接触应力,并对比了传动扭矩对不同点蚀故模型最大接触应力的影响。开展了不同齿面点蚀故障齿轮模拟工况下的噪声测试实验,通过对比齿轮副试样噪声的敏感性分析不同点蚀故障严重程度的影响。有限元结果表明,传动扭矩与齿面最大接触应力呈线性关系,点蚀故障越严重,齿面点蚀区域接触冲击应力越大;齿轮故障噪声测试实验研究结果则表明,基于微点蚀、点蚀失效形式之间存在的竞争机制,点蚀故障越严重,对应的噪声曲线峰值越大;随着齿轮负载、转速的增大,点蚀故障齿轮噪声也逐渐增大。     

点线啮合齿轮点蚀的失效分析

简要介绍了新型的点线啮合齿轮，并就点线啮合齿轮在实际应用中所遇到的点蚀情况进行了分析，并最终提出了解决方法和改进措施。     

疲劳点蚀斜齿轮动力学仿真预测与故障识别试验研究

斜齿轮是汽车变速器的核心传动零部件,齿面点蚀是影响汽车变速器传动平稳与可靠性的主要故障形式之一.通过冲击函数法,接触线百分比法和齿轮系统动力学理论,建立了不同点蚀类型的斜齿轮系统动力学模型,分析了点蚀斜齿轮系统的动态响应.同时,通过齿轮疲劳点蚀试验,获得了不同点蚀程度齿轮振动加速度信号,并通过快速傅里叶变换(Fast ...     

面齿轮传动啮合刚度分析

面齿轮传动的啮合刚度是面齿轮传动动态分析及优化设计的重要参数,在圆柱齿轮传动啮合刚度分析的基础上研究了面齿轮传动的啮合刚度理论计算方法,将面齿轮传动中的圆柱齿轮和面齿轮简化成变截面弹性悬臂梁,推导了面齿轮传动的刚度计算公式,并建立面齿轮传动模型,进行了有限元分析。通过对两种计算结果的分析,验证了理论计算方法的正确性,得到较准确的面齿轮啮合刚度的计算方法。     

基于有限元法的疲劳点蚀斜齿轮时变啮合刚度分析与试验研究

疲劳点蚀斜齿轮啮合刚度计算是齿轮故障动力学分析的重要基础.基于有限元的斜齿轮啮合刚度计算方法,建立了正常齿轮和疲劳点蚀齿轮的有限元模型.通过有限元模型计算,得到了齿面法向接触力和综合弹性变形量;并根据啮合刚度计算方法,得到了齿轮的单齿啮合刚度和多齿综合啮合刚度.分析不同点蚀剥落长度和宽度对齿轮啮合刚度的影响得知,剥落长度和宽度对齿轮啮合刚度影响较大;而且剥落长度会影响齿轮啮合刚度的变化区域.通过疲劳点蚀试验证明,齿轮啮合刚度的减小使得齿轮振动冲击响应增大.     

变载荷下风力机齿轮传动系统的动态响应分析

根据风力发电机组在随机风场中变速、变载的工作特点,基于组合风速模型,研究了由随机风速引起的时变载荷(扭矩)。综合考虑了风力机齿轮传动系统的内、外部激励,利用拉格朗日方法推导出其动力学方程,对变载荷下风力机齿轮传动系统的动力学特性进行仿真计算分析,获得了风力机各级齿轮的振动位移和各齿轮副的动态啮合力,为风力机齿轮传动系统的振动特性分析和结构优化设计奠定了基础。     

齿轮磨损故障动态响应特征与诊断指标研究

齿轮磨损属于典型的早期故障,为监测齿轮磨损状态,开展齿轮磨损故障机理与诊断指标研究.采用解析建模的方法,定量研究了齿轮磨损对时变啮合刚度和无负载静态传递误差动力学参数的影响规律:采用Archard磨损模型计算齿轮齿面磨损深度,获得沿齿廓方向的非均匀磨损分布;采用势能法计算齿轮啮合刚度,揭示了齿轮磨损对啮合刚度幅值影响的...     

冲击工况下行星齿轮系统点蚀故障评估方法

行星齿轮系统作为工业减速机的关键结构,在运转过程中受到循环载荷和冲击载荷的作用,易使齿轮表面金属疲劳剥落,形成点蚀故障。当系统受到冲击载荷作用时,振动信号的剧烈波动会干扰系统的故障识别。针对该问题,基于冲击工况下含点蚀故障的行星齿轮系统动态特性分析,开发了诊断指标。首先,基于解析几何方法及Hertz接触理论建立了齿轮副接触刚度模型;其次,引入冲击载荷,利用冲击函数法求解了太阳轮-行星轮啮合力;最后,基于系统动态响应信号的频谱分布规律,提出了边带质心能量指标,实现了故障冲击与载荷冲击的准确辨识。     

基于全齿廓的行星齿轮点蚀故障时变啮合刚度计算模型

当齿轮产生点蚀故障时,其时变啮合刚度变化导致的振动响应特征是实现点蚀故障诊断的重要依据,而准确的齿轮几何模型对于齿轮时变啮合刚度的计算精度具有重大意义.推导了内、外啮合齿轮的齿廓方程,提出了基于全齿廓的行星齿轮点蚀故障时变啮合刚度计算模型,有效解决了简化模型中需要齿数判断和精度较差的问题,提高了行星齿轮时变啮合刚度计算...     

直齿-面齿轮动态啮合力有限元仿真分析

面齿轮的动态啮合力分析是高质量面齿轮传动设计的重要内容。基于面齿轮加工原理和CATIA二次开发方法,得到有限元分析所需的三维几何模型。以接触动力学基本理论为基础,建立合理的有限元分析模型,确定合理的参数,使用ABAQUS软件对面齿轮动态啮合力进行有限元仿真分析与研究,得到面齿轮齿面接触力及齿根弯曲应力在连续啮合过程中的变化规律及转速和负载与面齿轮动态啮合力之间的关联规律。论文工作对高性能面齿轮传动动态性能分析有参考价值。     

基于齿轮副整体误差的齿轮动力学模型及其动态特性

迄今提出的各种齿轮动力学模型,在处理齿轮误差的影响时,都回避因齿轮重合度大于1而分不清单双啮区的事实,由此得出的结果不能较全面反映实际情况.基于齿轮副整体误差概念,综合考虑齿轮啮合过程的时变啮合刚度、误差激励等非线性因素,建立一种新的考虑单、双啮过程的直齿轮动力学模型,能更精确地描述齿轮系统的动力学行为,解决现有模型存在的主要问题;应用变步长四阶Rounge-Kutta法获得新动力学模型的高精度数值解;定量研究不同工作条件下啮合刚度、加工误差对振动响应的影响,研究结果对于完整认识复杂的齿轮动态性能、进行动态优化设计具有重要的理论和实用价值.     

齿轮传动典型故障处理经验交流

主要针对渐开线圆柱齿轮在润滑较好的闭式传动中容易出现的故障进行讨论,分析提出提高齿轮弯曲强度的方法思路,并提供部分改进方案。     

面齿轮功率分支传动系统的转矩分配研究

为了研究安装误差、支撑变形对面齿轮功率分支传动系统转矩分配的影响,提出了面齿轮功率分支传动系统的转矩分配计算方法。首先通过转矩平衡方程和变形协调条件建立了面齿轮功率分支传动系统的转矩分配模型,变形协调条件与齿轮副的时变啮合刚度直接关联;其次对面齿轮传动进行了受力分析,由此阐述了支撑系统的变形,并将支撑变形转化为齿轮的安装误差;再次通过齿面接触分析和轮齿承载接触分析,将齿轮副的啮合刚度拟合为载荷的函数;最后提出了系统均载系数的计算方法。数字计算实例表明,在安装误差和支撑变形的综合作用下,系统两个分支的均载系数分别为0.55和1.45,当小齿轮径向支撑变形(a_(x1))取-692.3μm时,两个分支的均载系数为0.987 0、1.013。因此小齿轮径向支撑变形(a_(x1))可以在一定程度上抵消安装误差、支撑变形对转矩分配不均等的影响。     

同轴面齿轮传动系统动态均载特性研究

基于集中质量法建立了同轴面齿轮传动系统弯扭耦合动力学模型,定义了系统动态均载系数计算方法,将均载系数与TRP试验结果进行对比,验证均载计算方法的可靠性,并开展齿轮支撑刚度对系统动态均载特性影响规律的研究.结果表明:输入齿轮支撑刚度对系统输入、输出端均载系数均影响较大,适当减小输入齿轮支撑刚度有利于改善系统的均载性能;惰...     

斜齿轮齿面剥落故障动力学建模与动态特征研究

斜齿轮存在移动载荷及空间结构复杂等因素,导致斜齿轮齿面剥落故障振动特征的提取非常困难。为了分析斜齿轮齿面剥落故障引起的振动响应特征,提出了基于切片法和势能法的斜齿轮齿面剥落故障啮合刚度的计算方法,考虑斜齿轮齿面剥落故障接触线长度的变化,分析了齿面剥落在长度和宽度两个方向扩展对时变啮合刚度的影响。同时,建立了6自由度斜齿轮系统动力学模型,获得了不同长度齿面剥落的动态响应特征及不同转速和负载对其的影响。研究结果表明,新的计算方法能够准确计算斜齿轮齿面剥落故障对啮合刚度、动态响应等特性的影响,可为齿轮系统状态监测提供依据。     

一种面齿轮传动时变啮合刚度数值计算方法

准确计算时变啮合刚度是齿轮动力学研究的基础。提出了一种面齿轮传动时变啮合刚度数值计算新方法。以直齿圆柱齿轮为例,建立合理的有限元模型,得到直齿圆柱齿轮的时变啮合刚度曲线,并将其与ISO6336方法计算结果进行对比,验证了该啮合刚度计算方法的正确性及有限元模型的精确性。应用该数值计算方法,研究面齿轮传动时变啮合刚度变化规律,得到了精确的面齿轮传动时变啮合刚度曲线。研究结果为面齿轮传动的动力学分析及设计提供参考。