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。     

含摩擦的汇流传动齿轮非线性动力学分析

针对齿轮系统运行过程中具有非线性动力学特性，为研究齿面摩擦因数对系统动力学的影响，建立了一种考虑齿侧间隙，齿面摩擦力和时变啮合刚度等因素的三齿轮扭转振动模型。分析了布局参数对齿面摩擦力和时变啮合刚度的影响，研究了不同摩擦因数对系统动态响应的影响以及有无摩擦因数对系统混沌运动的影响，通过幅频曲线研究了系统的跳跃滞后现象和齿轮碰撞运动并分析了摩擦因数对它们的影响。结果表明，随着摩擦因数的变化，系统表现出同周期运动并存、不同周期并存和混沌等动力学现象，摩擦能导致混沌运动和跳跃现象提前并加大齿轮之间的碰撞运动。该结果可为汇流传动齿轮系统的非线性动态设计提供准确合理的理论参考。     

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。     

基于ANSYS直齿圆柱齿轮有限元模态分析

研究了直齿圆柱齿轮的固有振动特性，采用有限元法建立了直齿圆柱齿轮的动力学模型，通过有限元分析软件ANSYS对齿轮进行模态分析，得到了齿轮的低阶固有振动频率和主振型，可以为齿轮系统的动态设计提供参考，同时也为齿轮系统的动态响应计算和分析奠定了基础。     

齿侧间隙影响的人字齿四分支传动非线性特性

为了分析齿侧间隙引起的船用重载人字齿轮功率四分支传动的非线性问题,结合集中参数理论,建立综合考虑时变刚度、啮合阻尼、支撑刚度及阻尼、齿侧间隙等非线性因素的动力学模型。基于人字齿轮轮齿加载接触仿真分析,提出一种精确计算人字齿轮副的时变啮合刚度激励的方法,采用数值解法,得到齿侧间隙影响下的系统在无冲击、单边冲击和双边冲击状态的动载系数和振幅。结果表明:功率四分支传动系统具有复杂的非线性特性,对齿侧间隙量的变化较为敏感,齿侧间隙从0μm~150μm变化时,系统载荷由双边冲击到单边冲击变化,齿侧间隙当大于某临界值后,系统的动力学特性不再随齿侧间隙的增大而改变。揭示了人字齿功率四分支传动非线性动态特性的变化规律,为该系统的动态均衡优化设计奠定了理论基础。     

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。     

齿轮系统动力学模型内部激励参数的优化设置研究

时变啮合刚度与齿侧间隙是齿轮传动系统的主要内部激励源,决定了齿轮系统动力学的基本特点和性质。啮合刚度的时变性影响齿轮系统的稳定性、引起系统的参数共振,齿侧间隙则引起系统强烈的非线特性。考虑时变啮合刚度、齿侧间隙等激励源,建立了齿轮系统非线性动力学模型,从模型参数设置合理性的新角度阐述时变啮合刚度、齿侧间隙对系统动态特性的影响。结果表明:在低速工运行况下,过度简化时变啮合刚度会扼杀由单双齿交替啮合而产生的振动冲击响应;此时齿轮处于单侧啮合状态,在建模时可以不考虑齿侧间隙的影响,以达到简化模型、提高求解效率的目的。而在较高速运行状态下,齿轮处于单边冲击或双边冲击状态,齿侧间隙引起系统强烈的非线性特性,建模时必须考虑齿侧间隙。     

船拖分动箱齿轮啮合特性分析

船式拖拉机分动箱传动系统的特性为船式拖拉机动力系统平稳、高效运行关键因素,建立分动箱一级传动啮合齿轮热弹耦合模型.在额定工况条件下,对直齿圆柱齿轮传动啮合特性进行有限元接触仿真分析,研究了热弹耦合、不同摩擦系数对齿轮接触压力、齿面啮合区域法向载荷及啮合刚度的影响规律.结果 表明,齿轮啮合过程中摩擦生热使得齿轮接触压力变小、啮合刚度变小,且齿面接触考虑摩擦系数时齿面接触压力与比不考虑摩擦系数齿面受到接触压力大.将仿真得到的时变啮合刚和刚度与理论计算值进行对比,验证有限元瞬态分析方法的可行性,为后续分动箱系统动态响应分析作基础,为降低齿轮转动过程产生振动与噪声和分动箱系统的优化设计提供依据.     

结合有限元法和接触理论的内齿轮副啮合刚度计算方法

提出了一种将有限元方法和接触理论相结合的内啮合齿轮副啮合刚度计算方法。该方法通过齿轮整体和局部有限元模型分离出啮合点宏观变形,利用线接触变形解析公式计算啮合点接触变形,求解非线性啮合平衡方程后得到齿轮副时变啮合刚度和载荷分布。该方法相比一般有限元法具有更高的计算效率和稳定性,同时克服了解析方法难以考虑斜齿轮和不同齿圈结构影响的缺点。最后,分析了内齿圈不同支撑数目和齿圈厚度对啮合刚度的影响。该方法可为内齿轮副强度及动态特性设计提供有效指导。     

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。     

加载螺旋锥齿轮接触轨迹变化规律的研究

螺旋锥齿轮的接触轨迹直接反映传动质量,基于加载接触有限元分析原理,给出螺旋锥齿轮有限元加载接触分析模型的构建方法,取一对三齿螺旋锥齿轮模型,研究在轻载和重载情况下轮齿的接触力变化情况,得到载荷对接触轨迹及传动误差的影响规律,为高质量弧齿锥齿轮传动提供了一种设计方法与手段。     

高齿弧齿锥齿轮的承载啮合仿真和动态性能试验

研究了高齿弧齿锥齿轮和普通弧齿锥齿轮的加载接触过程，对比了二者在载荷作用下的齿面载荷分布、齿面加载接触印痕和承载传动误差，计算了齿根弯曲应力。在台架试验台上测定了高齿弧齿锥齿轮和普通弧齿锥齿轮的噪声和振动量，实验证明高齿弧齿锥齿轮齿面载荷分布合理，弯曲应力较小，具有较低的噪声和较好的动态特性。     

弹性支承下弧齿锥齿轮实验台设计及其动态特性分析

现代航空发动机大多采用弹性支承,为了掌握弹性支承对弧齿锥齿轮传动的动态特性影响规律,需要开展弹性支承下弧齿锥齿轮的实验研究.设计并搭建了弧齿锥齿轮实验台,采用挠性套筒与刚性套筒相结合实现弹性支承刚度的连续变化,避免了拆卸转子造成的锥齿轮副安装位置的变化.建立了弹性支承下弧齿锥齿轮实验台的振动方程,并对齿轮副啮合刚度进行了数值计算,获得了啮合刚度的回归公式.针对不同外激励频率和支承刚度,计算了齿轮轴心振动位移和振动速度,得出在ω=2 300 Hz时主动齿轮振动最大的结论,为进一步的实验研究奠定了基础.     

The meshing angular velocity and tangential contact force simulation for logarithmic spiral bevel gear based on Hertz elastic contact theory

To obtain the change tendency of output angular velocity and tangential contact force of a gear when the pinion under the step input during meshing of a new type of spiral bevel gear, which is a logarithmic spiral bevel gear, the tooth flank equation of logarithmic spiral bevel gear is deduced based on the formation mechanism of the tooth flank formation. A three-dimensional model of a pair of logarithmic spiral bevel gears whose number of teeth was 37:9, with modules being 4.5 mm, normal pressure angle being 20 degrees and spiral angle being 35 degrees were built and assembled. Based on Hertz elastic contact theory, the calculation formulas and parameters sets of contact force for conventional spiral bevel gear meshing simulation and logarithmic spiral bevel gear meshing simulation were done. Consider the dynamic simulation about meshing angular velocity and tangential contact force for conventional spiral bevel gear meshing and logarithmic spiral bevel gear meshing, respectively. Finally, by analyzing and comparing the simulation data, the results show that under the same input conditions, the fluctuation of the gear angular velocity and tangential contact force of logarithmic spiral bevel gear meshing are smaller than the conventional spiral bevel gear. That is, the transmission stationary of logarithmic spiral bevel gear meshing is superior to conventional spiral bevel gear.     

弧齿锥齿轮接触特性的概率分析

弧齿锥齿轮齿面接触特性受到传动系统中许多随机因素的影响,概率分析可对齿面接触中的随机特性进行量化描述。本文针对某航空发动机弧齿锥齿轮传动系统,将传递功率、转速、转子不平衡量及支承刚度等作为基本随机变量,通过对系统进行动态概率计算,获得了齿轮安装基点变形的统计规律。将概率分析引入齿面接触分析技术中,研究了在齿轮安装基点随机变化过程中齿面接触域和传动误差的概率特性,计算了齿面稳定接触的可靠性。     

含间隙和时变啮合刚度的弧齿锥齿轮传动系统非线性振动特性研究

齿面侧隙和时变啮合刚度等因素的存在,将导致弧齿锥齿轮传动系统在工作过程中呈现典型的非线性特性;置于转子上的弧齿锥齿轮传动系统被等效处理为8自由度动力学模型,借助动态相对传动误差,使两轮转动自由度合并,建立了7自由度的非线性振动方程。采用A算符算法获得了不同工况下弧齿锥齿轮系统的扭转、横向及轴向的振动位移和速度,发现随着啮合频率的变化,系统经倍周期分岔进入混沌,而随着支承刚度的变化,系统经拟周期分岔进入混沌振动,在啮合频率的变化过程中,系统存在跳跃现象。     

螺旋锥齿轮测量软件系统的研究与开发

介绍了基于VC++环境下的螺旋锥齿轮测量软件系统。该系统运用模块化的设计方法,完成了对螺旋锥齿轮进行测量的路径规划、齿面重构计算及绘图、误差分析等工作,可实现对螺旋锥齿轮的快速检测,并对螺旋锥齿轮的精度进行评定,指导对螺旋锥齿轮的加工,提高生产效率。     

弧齿锥齿轮传动系统的耦合振动分析

基于集中参数理论，建立了弧齿锥齿轮的多自由度弯曲-扭转-轴向移动-扭摆等耦合振动的三维空间动力学模型。模型中考虑了传动轴和轴承的弹性变形以及齿轮的啮合刚度激励、误差激励和啮合冲击激励。在此基础上，对弧齿锥齿轮传动系统的动态响应进行了数值仿真分析，得到系统的动态响应。     

弧齿锥齿轮设计模型研究与系统开发

由于弧齿锥齿轮在齿轮传动装置中应用很广泛,在很多的传动装置中占重要地位,人工设计模式存在很多缺陷和弊端.因此,提出了以计算机代替人工的思想.研究了弧齿锥齿轮设计模型的原理和方法,并阐述了基于SQLsever2000数据库并利用VC++6.0工具开发的锥齿轮系统的原理及方法.该系统可以很便捷地对锥齿轮设计;如材料查询、几何计算、强度校核、报表打印等一系列的功能.同时还简要介绍了锥齿轮系统的设计原则和主要功能,阐述了其应用效果.     

对数螺旋锥齿轮齿面接触区的相关特性

介绍了对数螺旋锥齿轮轮齿接触检测的方法。在Y9550型锥齿轮滚动检查机上进行了对数螺旋锥齿轮样件齿面接触区的检测实验,通过实验获得了对数螺旋锥齿轮接触区的位置、形态和大小等结果,并将实验结果与格里森螺旋锥齿轮接触区进行了对比,得出了对数螺旋锥齿轮齿面接触区的相关特性。