齿轮结构三维弹性动力分析与有限元模拟

建立了齿轮结构的三维弹性体动力学模型 ,按照厚壁板理论推导了弹性体动力学微分方程 ,分析了齿轮弹性体的动力响应和振动固有特性 ,运用有限元数值模拟分析方法进行了对比分析与验证 ,最终给出了三维振型图和三维应力分布图 ,并对齿轮有关参数对动力特性的影响进行了讨论。这给齿轮本体的结构振动分析提供了一种研究方法 ,为齿轮声辐射特性研究以及降噪设计奠定了理论基础。     

钢/塑齿轮组合行星传动的振动特性

为了深入了解钢质行星齿轮传动系统引入塑料齿轮后的振动特性,建立钢/塑齿轮组合行星传动的动力学分析模型和试验模型,对SNS、SSS、SSN和NSS四种钢/塑齿轮组合行星传动的振动特性进行理论分析与试验研究,分析组合方式对行星传动振动特性的影响。数值仿真与试验研究结果表明:塑料齿轮的引入对行星齿轮传动的振动特性影响很大,显著地减小了太阳轮与行星轮和内齿圈与行星轮的啮合动载荷;有效地抑制了行星齿轮传动的齿轮啮合频带振动和高频带振动;组合方式对行星齿轮传动的振动特性影响显著,合理地采用钢/塑齿轮组合行星传动结构可以极大地降低啮合动载荷,从而有效地抑制传动系统的振动和噪声。     

油田抽油机减速器齿轮轴系振动特性

为分析抽油机减速器的振动特性,建立了齿轮轴系的有限元模型,仿真分析了齿侧间隙和静态传递误差对轴系振动特性的影响。研究结果表明齿侧间隙和静态传递误差对齿轮轴系振动影响较大。     

基于齿背接触刚度的高速斜齿轮瞬态振动特性

为了分析基于齿背接触刚度的高速斜齿轮瞬态振动放大特性,针对高转速瞬态工况下斜齿轮齿面啮合-脱啮-齿背接触的齿面实际承载接触状态,建立了同时考虑啮合时间与齿面振动位移耦合机理的斜齿轮动态啮合刚度。在细化考虑齿背啮合机理、基于齿背实际啮合刚度的模型基础上,进一步建立斜齿轮啮合型瞬态振动模型,并在此基础上展开不同齿侧间隙以及齿背接触对系统瞬态振动特性影响分析研究。搭建封闭功率流式斜齿轮瞬态扭转振动测试试验台,对基于齿背接触刚度的斜齿轮瞬态振动特性进行了验证。该研究具有较好的理论研究意义,有利于斜齿轮传动系统在航空传动、新能源传动系统上的应用推广,进一步提升高转速齿轮系统的瞬态振动噪声品质。     

渐开线弧齿圆柱齿轮有限元模态分析

为了改善渐开线弧齿圆柱齿轮的工作状态,避免其在传动系统中因激励而产生共振,建立弧齿轮的三维模型并导入ANSYS Workbench进行有限元模态分析。对渐开线弧齿圆柱齿轮的振动特性进行研究,从而分析获得该齿轮在低阶模态下的主振型和固有频率。分析不同参数下固有频率的变化规律,为齿轮设计参数提供了参考依据,为该齿轮传动系统的振动特性分析、振动故障诊断与预报以及齿轮的动力学特性分析提供理论支持。     

不同转速下齿轮动力学与油膜润滑耦合研究

为探究齿轮振动时油膜的动态特性,考虑齿轮时变啮合刚度的激励作用,基于动力学理论,建立齿轮系统动力学模型,分析齿轮系统的弹流润滑特性;同时,基于弹流润滑数值解,建立油膜的刚度模型,进行不同转速下齿轮动力学与油膜润滑的耦合研究。研究表明:基于动力学模型进行弹流润滑的求解时,油膜厚度表现出一定的动态特性,且不同齿轮转速下的振幅和振动频率不同;随着齿轮转速的增大,油膜的刚度减小,对于高速重载的齿轮系统,油膜润滑对其振动特性有较大的影响,应当将齿轮振动与油膜润滑视为整体进行研究。     

履带车辆齿轮传动系统非线性振动特性研究

以齿轮系统动力学和非线性振动理论为基础,针对具有齿侧间隙和时变啮合刚度的某履带车辆齿轮传动系统,建立单自由度齿轮系统非线性振动模型,通过数值仿真方法求解并分析在不同档位下的振动特性,并对其在某些变量参数下进行了振动特性研究,所得结果既反映了动力学性能,又为下一步进行多自由度齿轮系统的非线性振动研究提供了有力的依据.     

考虑齿厚偏差的圆柱齿轮副振动特性分析

为了研究齿厚偏差对圆柱齿轮副振动特性的影响规律,建立了考虑齿厚偏差的圆柱齿轮副啮合刚度和传递误差计算模型,分析了齿厚偏差对圆柱齿轮副啮合刚度和传递误差激励的影响;然后建立了考虑齿厚偏差的圆柱齿轮啮合副有限元模型,分析了齿厚偏差对圆柱齿轮副振动特性的影响。结果表明:随着齿厚偏差增大,齿轮副单齿啮合刚度降低,传递误差和啮合振动增大;随着螺旋角减小,齿轮副单齿啮合刚度逐渐降低,传递误差波动和啮合振动增大,同时齿轮副振动特性对齿厚偏差更加敏感;随着作用扭矩减小,齿轮副单齿啮合刚度降低,传递误差激励减小,啮合振动减小,同时齿轮副振动特性对齿厚偏差敏感性降低。     

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。     

全工况齿轮传动振动特性的研究

本文提出了在齿轮装置热系统下求解齿轮本体温度分布的方法。并根据本体温度上升导出轮齿的热变形。将热变形考虑为对齿轮正确轮廓的误差，考察了综合热变形误差对齿轮振动特性的影响，本文系重庆大学机械传动国家重点实验室基金资助项目。     

齿轮传动振动噪声计算的Kato方法

建立了齿轮传动的时变动力学模型，分析了啮合刚度，传动误差对振动响应的影响，在此基础上，将齿轮传动啮合分成单齿啮合区，采用Kato方法对振动产生的噪声进行了定量计算，得出了双齿啮合区内辐射噪声大于单齿啮合区，并给出了每一啮合时刻辐射噪声大小，研究表明该方法可以较好地对齿轮振动所产生的噪声进行定量计算，为齿轮系统的降噪设计奠定了基础。     

汽车变速箱齿轮系统噪声计算方法的研究

针对汽车变速箱齿轮系统工作时的噪声问题,提出了一种定量计算变速箱齿轮系统噪声的方法,求解了该系统的振动方程,并利用Kato方程量化了变速箱齿轮系统的噪声主要来源,重点研究了在不同声源辐射模型下变速箱齿轮系统噪声的声功率大小。试验证明,该方法可较准确地对变速箱齿轮系统所产生振动噪声进行定量计算,为变速箱齿轮系统的降噪及优化设计提供了依据。     

粉末冶金斜齿轮振动特性实验研究

齿轮传动是一种应用非常广泛的机械传动形式,在传动过程中会产生振动、噪声,其振动特性是齿轮装置动力性能的重要指标.粉末冶金齿轮是一种新型工艺制作的齿轮,具有良好的力学性能,其振动特性的研究,对于指导设计高性能的齿轮装置,具有重大意义.设计了基于Labview的齿轮振动信号虚拟仪器系统,分析了粉末冶金斜齿轮和38CrMoAl斜齿轮振动信号特征,结果表明:粉末冶金温压斜齿轮比38CrMoAl斜齿轮振动峰值小,传动更稳定,具有广阔应用前景.     

Effects of macro-parameters on vibration and radiation noise for high speed wheel gear transmission in electric vehicles

Considering flexible shafts, a coupled dynamic model for the gear transmission system of wheel reducer used in electric vehicle was developed. By combining the acoustics finite element modal for housing in Virtual Lab and the coupled dynamic model for gear transmission system, a simulation method was proposed for the prediction of the radiation noise for the wheel reducer. Then, the effects of different macro geometry gear parameters including pressure angle and helical angle on the dynamic response and radiation noise were investigated under the rated working condition. Results show that the peak-peak value of the transmission error dramatically falls in the starting zone, followed by an upward trend with the increase of the pressure angle for the low speed stage gear pair. The minimum transmission error and vibration acceleration occur when the pressure angle is 17°. The increase of the pressure angle does not affect the sound pressure level at the field point obviously. The design case with 17° pressure angle shows the optimum radiation noise level, which is 4.41dB less than the original model. Compared to the pressure angle, the helix angle has a major influence on the transmission error, vibration acceleration and acoustic radiation noise. With the increase of the helix angle, the time-varying transmission error curve becomes more smooth with a lower peak-peak value. Besides, the increase of helix angle results in lowering the varying and fluctuating trend of both vibration acceleration and acoustic radiation noise. The design case with 24° helix angle shows the prime radiation noise level, which is 7 dB less than the original scheme.     

齿轮结构振动幅射噪声机理研究

依据弹性理论建立了齿轮的弹性体力学模型,进行了弹性动力学分析,得出了齿轮体的固有特性和振动响应,推导了弹性体振动模态参数和声学模态参数之间的定量关系,从而得到齿轮结构振动声幅射特性参数和声功率的大小,并用实验数据进行了验证,可用于地齿轮自鸣噪声进行计算。     

采煤机摇臂齿轮传动系统振源定位分析方法

为了研究采煤机摇臂传动齿轮的振动分析方法并进行实机振源定位验证,首先,采用小波分析对采煤机摇臂振动信号进行降噪处理和频谱分析,依据特征频率下的振幅结果确定故障齿轮的啮合频率;然后,通过Morlet小波包络解调分析获取边频带信号频谱特征,依据边频带特征频率下的振幅结果确定故障齿轮的转动频率;最后,对频谱分析和Morlet小波包络解调分析的结果进行综合分析,锁定故障齿轮的准确位置。对一台国产采煤机摇臂齿轮传动系统进行了振动测试与信号分析,结果表明,基于小波分析、频谱分析和Morlet小波包络解调分析相结合的振动分析方法可以实现对采煤机摇臂故障齿轮的准确定位,为强噪声环境下复杂齿轮传动系统的故障快速定位和现场定点维修提供了方法支持。     

基于试验的汽车手动变速器噪声源识别

手动变速器的噪声控制是汽车噪声控制的难点之一.基于低噪声变速器测试台,对某5档手动变速器的噪声特性进行了全面测试.综合利用频谱分析、阶次分析和相干分析等方法来识别变速器的主要噪声源.分析表明:变速器的振动主要是由挡位齿轮啮合过程以及主减速齿轮啮合过程共同引起;且高速时挡位齿轮啮合过程引发强烈振动的原因与齿轮轴弯曲和齿轮模态有关;5档高速工况时,变速器噪声的主要引发原因是变速器箱体表面某位置的振动,若要改善变速器的振动噪声特性,可从该位置处人手.分析结果为低噪声变速器的优化设计提供了试验支持.     

齿轮传动系统结合部动力学参数识别

提出了一种有限元法和实验模态分析相结合用以建立齿轮传动系统的模态坐标模型和物理坐标模型的方法。其中包括齿轮轴的横向弯曲振动,齿轮扭转振动和轴向振动等方向的结合部参数识别。     

齿轮传动动态系统辨识及修形研究

利用自动控制理论研究实际工况下齿轮传动的动态性能, 通过系统辨识算法, 建立了直齿圆柱齿轮传动周向振动和噪声之间的差分方程模型, 此模型能够准确描述齿轮传动系统的动态特性。根据齿轮传动周向振动和轮齿变形之间对应关系, 对降低齿轮传动噪声的齿廓修形曲线进行了优化设计, 并进行了试验验证。为齿轮传动系统的修形、减振、降噪和优化设计提供了一种新的研究方法。