斜齿轮副传递有限元误差分析

以某斜齿轮副为研究对象,基于ANSYS软件建立精确有限元模型,使用静力学分析方法模拟齿轮平稳传动,得到啮合齿面的接触状态和齿轮传动静态传递误差;使用显式动力学分析软件LS-DYNA进行仿真分析得到齿轮传动动态传递误差;分别在时域和频域对比静态传递误差和动态传递误差并分析差异产生的原因。研究表明:对于斜齿轮,在考虑的工况下,静态传递误差与动态传递误差差别较大,但啮合频率始终是主要的频率成分,动态传递误差中接近固有频率的频率成分幅值较大。     

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。     

考虑多轴柔性的人字行星齿轮传动系统动态特性研究

基于有限单元法,建立了一种全自由度人字行星齿轮传动系统动力学模型.模型将时变啮合刚度、综合啮合误差和啮合相位作为动态激励,分析了太阳轮轴柔性和行星轮轴柔性对人字行星齿轮传动系统中内外啮合动态啮合力和动态传递误差的影响.结果表明:轴的柔性变形对人字齿轮行星传动系统的动态特性具有显著影响,考虑轴柔性后,人字齿轮左右两侧斜齿...     

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。     

基于动力学的风电增速箱多级齿轮传动系统可靠性评估

针对风力发电机齿轮传动系统在变风速工况下失效率高的问题,在模拟真实风速的基础上,建立了考虑外部随机风载及内部轮齿时变啮合刚度、轴承时变刚度、综合传递误差等激励因素的风力发电机齿轮传动系统齿轮-轴承耦合动力学模型,通过对动力学模型进行仿真计算,得到了各齿轮副的动态啮合力和各支承轴承的动态接触力,并求得齿轮的使用系数、齿轮和轴承的载荷系数。在此基础上,建立了基于动力学的风电齿轮传动系统可靠性评估模型,并求得了各零件及传动系统的可靠度,较全面地评价了随机风载作用下风力发电机齿轮传动系统的可靠性,为风力发电机齿轮传动系统可靠性设计和动态优化奠定了基础。     

考虑时变刚度的齿轮振动响应仿真分析

利用MASTA软件建立齿轮传动系统实体模型,并在MASTA环境下调用ANSYS软件完成齿轮传动系统刚度有限元分析,计算得到由齿轮时变啮合刚度引起的传动误差,以此作为齿轮箱体响应分析的激励源,利用ANSYS软件对箱体进行振动响应分析,分析了时变刚度对箱体振动响应的影响.本文所采用的方法,可用于实际工程中分析预估齿轮传动装...     

考虑啮合时变刚度和传递误差的齿轮振动分析

用多尺度方法研究了考虑轮齿时变刚度和静态传递误差激励的齿轮系统的动态特性，给出了系统在不同激励频率下系统稳态响应的求解方法，以及系统稳态解的解析表达式，最后，用数值方法对解析法分析的结果进行了验证。经研究发现，由于齿轮时变啮合刚度和静态传递误差的共同作用，导致系统产生多频响应；并且发现轮齿误差对系统响应幅值有较大的影响。     

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。     

修形对齿轮系统动力学特性的影响规律

在考虑实际齿轮啮合刚度及静态传递误差的基础上,研究含不同修形量和修形长度齿轮的动态行为。利用有限单元方法得到不同修形齿轮的啮合刚度及静态传递误差,将啮合刚度及静态传递误差引入到动力学分析模型中,并提出以齿轮副的振动幅值及动态因子来衡量齿轮修形优劣的方法。数值分析表明:该方法可以有效地鉴别不同修形时齿轮的动态性能的差异;考虑修形及轮齿侧隙的齿轮动态行为分析,有助于了解齿轮的真实运行性能;宽转速范围内的齿轮副动力学分析,对理解修形齿轮的动态性能,并择优确定修形的长度及修形量具有重要的意义。     

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.     

考虑不光滑因素的直齿轮副动态特性分析

建立考虑滑动摩擦因素的齿轮副数学模型,研究弹流润滑下的时变摩擦系数变化规律.基于直齿轮副数学模型分析不同工况下对应的时变摩擦系数,进而研究滑动摩擦激励下齿轮系统动态啮合力、动态传递误差以及振动速度变化的影响机理与规律.研究结果表明,时变摩擦系数在啮合过程中先变小后变大,并在节点处摩擦系数最小.齿面时变摩擦系数与齿面粗糙...     

齿面摩擦和啮合刚度对双渐开线齿轮传动动态特性的影响研究

针对双渐开线齿轮传动动态特性问题,通过建立双渐开线齿轮的有限元模型,综合考虑齿面摩擦与齿轮啮合刚度二因素,对双渐开线齿轮传动系统进行了有限元模态分析,运用响应曲面法研究了齿面摩擦与齿轮啮合刚度对双渐开线齿轮振动变形和模态频率的影响;选取不同模态阶数对双渐开线齿轮传动系统进行了动态特性研究,分析了不同模态阶数下双渐开线齿轮的振动变形与模态频率变化状况。研究结果表明,随着齿面摩擦因数与齿轮啮合刚度的增加,不同模态阶数下双渐开线齿轮传动系统各阶振动变形与模态频率均显著增加,齿面摩擦与齿轮啮合刚度对双渐开线齿轮传动动态特性有一定影响,在对齿轮传动系统进行动态特性研究时,必须对齿面摩擦与齿轮啮合刚度进行充分考虑。     

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。     

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。     

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。     

基于Simulink三级行星轮边减速器动态特性建模分析

三级行星轮边减速器可负载运行且传递效率高，适合重载车辆使用，而被广泛应用。根据三级行星轮边减速器特点，对各级传递的传动比进行分析；基于石川公式法，对各级传动啮合齿轮的刚度进行分析；在传递比和刚度分析的基础上，基于Simulink建立三级轮边减速器动力学模型；选取驱动电机固定转速、波动转速等工况，采用相平面图和Poincare截面图法，对各级齿轮啮合进行分析，获取轮边减速器的动态特性。结果可知：机构在匀速运行工况下，各级传递啮合变形受到传递力矩的影响，各级传递啮合刚度在区间范围内波动，满足使用要求；齿轮副啮合变形大小由它传递的力矩决定，受齿轮啮合时变刚度影响在稳定值周围波动；机构的啮合刚度与系统的输入速度呈现正相关，同时啮合的变形量波形变化更加剧烈，其频率也更大；各级啮合齿轮副动态啮合形变虽然动态特性各不相同，但从相平面图和Poincare截面图判断系统各级齿轮传动的啮合形变是混沌的；实车测试和仿真分析结果误差控制在3%以内，表明模型分析的准确性和可靠性；分析方法和结果为此类设计提供参考。     

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。     

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定量规律;将齿轮磨损等效为轮齿齿廓偏差,揭示了齿轮磨损对无负载静态传递误差影响的定量规律.采用集中参数法建立齿轮传动的动力学模型,通过两级直齿轮疲劳寿命试验对比验证了齿轮磨损动态响应特征.结果 表明,齿轮磨损主要影响齿轮啮合频率及其谐波成分,同时啮合频率及其谐波的边频带以转频为主,且随磨损增加出现明显变化.基于获得的磨损动态响应特征,构造了四个基于振动信号啮合频率边带的诊断指标,该指标对磨损状态变化敏感,通过仿真和试验验证了指标的有效性和鲁棒性.     

基于实测齿面误差的齿轮副动力学特性分析

齿面误差是齿轮产生振动和噪声的最主要影响因素,为了研究齿面误差对齿轮系统影响规律,针对实测齿面误差,通过接触分析,计算了考虑齿廓偏差、径向跳动和齿距偏差的齿轮系统静态传递误差。在借鉴前人对齿轮传动系统研究的基础上,建立了包含时变啮合刚度、齿侧间隙、啮合阻尼和静态传递误差的一对单自由度圆柱齿轮副的动力学微分方程。通过数值仿真的方法分析齿轮系统的动态特性,研究结果表明,根据实测齿面误差计算得到的静态传递误差成分更丰富,齿廓偏差在低转速下对齿轮系统的影响较大,径向跳动和齿距偏差在高速时对齿轮系统的影响较大。     

数控铣床主变速箱传动系统耦合动态响应分析

综合考虑传动齿轮副的横向振动、纵向振动和系统扭转振动的耦合作用,利用集中参数法,建立某数控镗铣床主变速箱传动系统的弯-扭-轴-摆耦合动力学分析模型。应用MATLAB软件,计算了在考虑时变啮合刚度激励和误差激励下,数控铣床主变速箱传动系统的动态响应。