两级行星轮系分岔与混沌特性研究

建立了某设备两级行星齿轮传动系统非线性纯扭转动力学模型,模型在综合考虑时变啮合刚度、齿侧间隙与综合啮合误差等强非线性因素的基础上,推导出系统在广义坐标下的量纲一动力学方程,并采用数值积分方法对方程组进行求解,得到了系统的非线性动态响应结果,综合运用分岔图、相空间轨线和Poincáre截面研究了激励频率、啮合阻尼比对系统分岔与混沌特性的影响。结果表明：多级行星轮系在高速轻载工况下,由于齿侧间隙与时变啮合刚度等非线性因素的耦合作用使其具有丰富的非线性动力学特性;系统随激励频率的变化出现简谐运动、非简谐周期运动、拟周期运动和混沌运动等多种运动状态;系统通过Hopf分岔等多种途径由周期运动进入混沌运动;增大系统啮合阻尼比可使系统复杂运动状态区间缩小,稳定周期运动状态区间扩大。     

两级行星齿轮传动系统动态均载特性分析

为了研究两级行星轮系的动态均载特性,建立了两级行星轮系的平移扭转耦合动力学模型,综合考虑了时变啮合刚度、齿轮安装误差、偏心误差、齿侧间隙及级间耦合等非线性因素,推导了系统的无量纲化动力学方程。采用数值方法对方程组进行求解,对中心构件浮动形式、行星轮误差、级间耦合刚度等因素对系统动态均载特性的影响进行了分析,为两级行星轮系的动力学分析和动态均载特性的研究提供了参考,对两级行星齿轮传动系统的设计有一定的指导意义。     

刚度变化下直升机行星齿轮-转子系统非线性动力学

建立了行星齿轮-转子系统的非线性动力学模型,系统模型将内啮合刚度嵌入齿圈刚度进行建模,考虑了转子扭转效应、齿侧间隙、时变啮合刚度和综合传动误差等因素.采用分岔图、最大李雅普诺夫指数(LLE)、庞加莱截面图和相图来分析响应特征.研究齿轮与转子间扭转振动位移响应,分析了旋翼轴与传动轴扭转刚度比变化影响规律.研究发现,系统具...     

混合动力两级行星机构动力耦合系统动力学建模及分析

以基于双转子电机的混合动力传动系统的两级行星齿轮机构动力耦合系统为研究对象,考虑前后两级行星齿轮机构的齿轮副啮合刚度、中心构件的扭转支撑刚度、连接部分的扭转耦合刚度、各构件惯性等基本因素,详细推导并建立两级行星齿轮耦合系统的纯扭转动力学模型。利用两级行星齿轮机构的有关参数进行特征值问题求解,得到系统整体模型的固有特性,按照振型特点把系统的振动形式划分为三种模式:整体扭转振动模式、前排行星轮振动模式和后排行星轮振动模式。在整体模式下固有频率为单根,系统各构件均以一定幅度做扭转振动;前、后排行星轮模式下固有频率均为二重根,且除了其自身外,其他构件均无振动。归纳分析得到的各振动模式特征与前人有关结论相吻合。同时指出连接部分的耦合刚度对系统振动特性的影响,并作了初步分析。     

行星轮系故障状态下分岔与混沌特性分析

为研究行星轮系的故障特性,分别建立了含行星轮断齿和磨损故障的行星轮系量纲一非线性动力学方程。利用数值方法对建立的非线性微分方程进行求解,获得系统的分岔图、相图及Poincaré截面,研究行星轮断齿故障、行星轮全齿磨损故障随激励频率变化的分岔特性及故障特性,并分析了啮合阻尼比及外部激励对系统的影响。研究发现,含断齿故障的行星轮系运动状态的变化规律;行星轮全齿磨损故障对系统分岔特性的影响;啮合阻尼比与外部激励对系统混沌特性的影响。     

齿轮系统非线性动力学特性分析

综合考虑齿侧间隙、时变啮合刚度、综合啮合误差等因素,建立了直齿轮副单自由度非线性动力学模型,并利用变步长Runge-Kutta法对单自由度运动微分方程进行了数值求解。结合系统的分岔图、相图、Poincaré映射图以及FFT频谱图,分析了系统在参数变化时的动力学特性,得到了系统的混沌运动规律。结合齿轮的动载荷历程,得到了齿轮啮合冲击状态在非冲击、单边冲击以及双边冲击状态之间变化时变化过程与系统参数之间的关系。     

行星齿轮系扭转非线性振动建模与运动分岔特性研究

建立行星齿轮系扭转非线性振动模型,模型中考虑了行星齿轮系各齿轮副间的时变啮合刚度、齿侧间隙以及综合传递误差等非线性因素;推导出系统的量纲一振动微分方程,采用数值积分方法研究行星齿轮的运动特性随转速以及齿侧间隙等参数的分岔特性,结合Poincaré图形分析,研究转速、啮合阻尼以及齿侧间隙等参数对系统分岔特性的影响。结果发现,随着转速的逐渐增大,系统会通过激变途径进入到混沌运动,而随着齿侧间隙的逐渐增大,系统会通过倍周期分岔途径进入到混沌。阻尼过小将会导致行星齿轮系统的稳态运动由短周期运动向复杂运动转变。齿侧间隙是影响系统运动分岔特性的重要因素,但是影响范围主要限于量纲一齿侧间隙大于3.5的大间隙区段。     

用Lyapunov指数研究单对齿轮间隙非线性系统的动力学行为

在间隙函数为分段线性函数的单对齿轮系统非线性微分方程量纲一化的基础上，给出院 系统的精确解析解，直接从Lyapunov指数的定义出发，给出了计算最大Lyapunov指数的数值方法，作出了系统随激励频率变化时的Lyapunov指数图，并扰此判别了系统中所存在的周期和混沌吸引子，研究结果表明，Lyapunov指数确是判定齿轮系统非线性动力学状态的一种可靠的特征指标。     

盾构机多级行星轮系非线性动态特性研究

为揭示盾构机驱动刀盘的三级行星传动的主减速器系统的非线性动力学行为,建立了考虑行星数、齿侧间隙和动载荷的纯扭转耦合非线性动力学模型。推导啮合点处的各零件间的相对位移,建立系统微分方程组,对微分方程组进行坐标变换,并进行无量纲化处理,然后利用变步长四阶龙格库塔法对无量纲化微分方程组进行求解,获得传动机构的相图、庞加莱图,通过改变激励幅值和啮合刚度,分析参数变化对系统非线性动态特性的影响。结果表明,随着激励幅值的增加,系统由稳定的单周期运动状态进入二周期运动状态,然后经多周期运动进入混沌运动;随着啮合刚度的增加,系统由混沌运动状态进入多周期运动状态,最后稳定于单周期运动状态;增大啮合刚度ks3,以及减小激励幅值,均能提高系统的稳定性。     

两级行星齿轮断齿故障的动态特性分析

以风电齿轮箱两级行星齿轮传动系统为研究对象,运用ADAMS软件建立系统的动力学模型,比较了第一级行星齿轮系统在健康状态下和太阳轮、行星轮、内齿圈分别发生故障时系统的动态响应以及断齿故障下的太阳轮啮合力的频域特性。结果表明,随着断齿程度的增加,啮合力的幅值明显增加,且太阳轮啮合力频域响应的倍频幅值会增大并伴随着低频区边频带越来越密集,第一级太阳轮断齿故障对第二级齿轮传动影响不明显。     

行星轮系刚柔耦合多体动力学分析

建立了行星轮系刚柔耦合多体动力学仿真模型,应用多体动力学仿真分析软件RecurDyn,仿真计算了行星轮系齿轮在完整工作周期所给定最危险工况下的动力学响应,得到了刚柔、柔柔齿轮副之间的动态接触力,与理论值比较吻合;同时得到了柔性行星齿轮和太阳轮的动态等效应力分布云图,以及任意节点的等效应力,分析出行星轮破坏的原因,为行星轮的动态优化设计和灵敏度分析提供参考.     

两级定轴齿轮分岔与混沌特性研究

为研究两级定轴齿轮传动系统的混沌振动控制,建立了包含时变啮合刚度、齿侧间隙和综合啮合误差等非线性因素的两级齿轮无量纲动力学方程,利用数值方法进行求解,获得系统的分岔图及Poincáre截面,研究系统随激励频率变化的过渡过程,并分析啮合阻尼比对系统分岔与混沌特性的影响。结果表明:两级齿轮系统的过渡过程表现为激变过渡及阵发周期过渡,阻尼的大小会改变混沌区域的大小,两级齿轮在运动过程中同时发生激变,二级齿轮在分岔点的激变相对平稳。     

基于虚拟样机技术的行星轮系的动力学仿真研究

将行星轮系扭转振动模型与虚拟样机技术结合在一起,建立力学分析模型对行星传动进行动力学仿真,考虑了行星轮系传动过程中的时变啮合刚度和齿侧间隙等因素,可较方便、准确地获得行星轮系在传动过程中的一些动态特性,为行星轮系的优化设计、寿命预测等提供了理论依据.     

基于风电增速箱行星轮系的转子-轴承系统模型概述

基于风电增速箱2K-H直齿行星轮系,在行星轮系平移-扭转振动模型的基础上,结合传动系统的输入轴和输出轴,建立了转子-轴承系统模型。模型中考虑了齿轮副间隙,时变啮合刚度及其相位差,啮合阻尼,综合啮合误差及输入轴和输出轴两端轴承的刚度,输入轴和输出轴的刚度。建立了动坐标系,每个坐标系均有3个自由度。采用集中质量法,建立此模型,并利用拉格朗日方程法解运动微分方程。文中对近几年国内外有关行星轮系模型建立的方法进行了比较和总结,对工程实际中风力发电的行星齿轮传动系特性进行了研究。以此为基础,建立了基于风电增速箱行星轮系的转子-轴承系统的模型。     

滚动轴承-转子系统的非线性动力学特性分析

接触非线性和间隙非线性耦合导致滚动轴承 转子系统表现出复杂的动力学特性 ,在工作转速范围内系统会产生分岔混沌振动 ,从而影响系统工作的稳定性和可靠性 ;在计及轴承接触非线性和径向间隙的条件下 ,建立了滚动轴承支承的水平刚性转子系统的非线性动力学模型 ,用数值积分方法得到系统在不同参数域中的相图、轴心轨迹、频谱图及Poincar啨映射图 ,研究了系统响应随转子转速的变化趋势。结果表明 :轴承的径向间隙是决定轴承 转子系统动态响应的一个重要参数。随着间隙的增大 ,混沌响应区变宽 ,轴承的动态刚度减小 ,故在设计滚动轴承 转子系统时 ,应对径向间隙进行优选。     

非线性Jeffcott转子-滚动轴承系统动力学分析

为了研究Jeffcott转子-滚动轴承系统的非线性动力特性,建立了其非线性动力学方程,并用自适应Runge-Kutta-Felhberg算法对其求解。利用分岔图、Poincaré映射图和频谱图,分析了参数、强迫联合激励的Jeffcott转子-滚动轴承系统的响应、分岔和混沌等非线性动力特性。结果表明,Jeffcott转子-滚动轴承系统有多种周期和混沌响应形式,其振动频率不仅有参数振动频率成分和强迫振动频率成分,而且有二者的倍频成分和组合频率成分;Jeffcott转子-滚动轴承系统的非线性特性随着径向游隙的增大而加剧。     

基于非线性动力学的行星传动均载性能研究

为研究动态下各影响因素对行星传动均载性能的影响,以2K-H行星齿轮传动系统为研究对象,综合考虑各零件的加工误差、装配误差、轮齿啮合时变刚度及间隙等因素对行星齿轮均载性能所产生的影响,建立了该系统的非线性统动力学模型。采用Newmark法求解,得到了载荷分配系数的时域历程及太阳轮和内齿圈的浮动轨迹,计算了各项误差对载荷分配系数的灵敏度,研究了零件各项误差对行星传动均载效果的影响,对行星齿轮传动的设计提供了依据。     

行星轮系动力学新模型及其故障响应特性研究

行星轮系中零部件多、结构复杂,建模难度大。行星轮既自转又公转,导致啮合点到固定在箱体上的传感器之间的距离时刻变化,从而产生振动传递路径时变效应,增加了振动响应的复杂性。现有的动力学模型大多针对正常情况下的行星轮系进行建模,而且未考虑振动传递路径时变效应对振动响应的影响。针对以上不足,推导了行星轮系正常、裂纹及剥落三种情况下的时变啮合刚度算法,考虑振动传递路径时变效应的影响,建立了相应的动力学模型,求解得到行星轮系正常、裂纹及剥落时的动态响应,并分析了它们的频谱特性。搭建了行星齿轮箱试验台以获取振动响应信号,与模型响应信号进行了对比分析,结果验证了动力学模型的准确性,为行星轮系的健康监测提供了理论依据。     

机械系统中的非线性动力学问题及其研究进展

综述机电系统的非线性动力学问题的研究现状和方法,主要包括机电工程中非线性动力系统的响应、分岔和混沌问题。简要介绍结构稳定性和非线性动力系统的分岔理论,给出研究机电系统中的非线性动力学问题的几种主要方法。讨论理论研究结果在弹性机构问题、机械柔性结构问题、旋转机械、航天工程和其它一些机械工程问题中的应用,指出了所存在的问题及其发展趋势。     

行星齿轮传动非线性动力学模型与方程

建立了２Ｋ－Ｈ型行星齿轮传动的弯扭耦合非线性动力学模型，模型中考虑了太阳轮的横向振动、齿轮啮合综合误差、齿轮副啮合间隙以及时变啮合刚度，获得了系统的运动微分方程。针对系统微分方程的半正定、变参数和非线性特点，采用以齿轮副相对啮合位移作为系统的广义坐标，将线性与非线性恢复力共存的方程组转换为统一形式的矩阵形式，并对方程进行量纲一化处理，方便地达到了将单自由度的非线性方程的解法推广到多自由度非线性微分方程组中。