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。     

圆柱人字齿轮各内激励因素对齿面振动影响比例分析

为了研究圆柱人字齿轮各内激励因素对齿面振动的影响,建立同时考虑时变啮合刚度激励、轮齿线外啮入冲击激励和齿侧间隙影响的圆柱人字齿轮耦合动力学模型;针对不同的载荷和输入转速工况,分别计算啮合刚度激励、啮入冲击力激励以及齿侧间隙对圆柱齿轮系统齿面相对振动的影响程度。实例仿真计算表明,人字齿轮各内激励因素中,啮合刚度激励对振动影响占主要成分;齿侧间隙影响则是低转矩下的影响高于大转矩下的影响,高转速下的影响高于低转速下的影响,即当低速重载下,齿侧间隙非线性因素对系统影响较小。总结的各激励成分对系统振动影响比例规律,能够为后续人字齿轮齿面减振降噪优化提供更合理的设计目标。     

齿侧间隙对齿轮副非线性振动特性的影响研究

齿侧间隙的存在会产生齿间冲击,影响齿轮传动的平稳性。为了全面研究齿侧间隙对齿轮振动特性的影响,通过建立齿轮副非线性振动的数学模型,并基于Runge-Kutta法对该模型进行数值仿真求解,结合时间历程图、相图、Poincaér映射图以及FFT频谱图,研究不同啮合频率、不同载荷下的齿侧间隙对齿轮副振动和冲击状态的影响。研究表明,啮合频率对齿侧间隙的动力学响应呈现非线性关系,在固定啮合频率时,在一定齿侧间隙范围内,齿轮出现混沌。在此范围外,不受影响;齿轮传递载荷较小时,齿侧间隙更容易对齿轮副的振动特性造成影响。而重载时,齿侧间隙的变化对齿轮副振动特性影响较小;随着齿侧间隙的增加,齿轮冲击状态由双边冲击向单边冲击过渡,当超过一边界值时,冲击状态维持在单边冲击状态不变。     

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。     

间隙误差条件下辊轧机传动系统动态特性分析

基于齿轮系统动力学及非线性系统动力学理论,建立了考虑时变啮合刚度、综合啮合误差以及齿侧间隙等因素的叶片辊轧机传动系统的非线性动力学模型。采用数值积分方法对含间隙非线性微分方程组进行了求解,研究了齿侧间隙对辊轧机传动系统的动态特性影响。研究表明:齿侧间隙增大使系统由简谐振动进入混沌振动;传动系统啮合状态由双边冲击转为单边冲击,且间隙的增加对上轧辊一级齿轮-齿条以及二级齿轮-齿条啮合动态响应影响较大,对下轧辊齿轮-齿条啮合动态响应影响较小。     

外部与内部激励对正时齿轮传动系统动力学的影响

为了分析外部与内部激励对正时齿轮传动系统动力学的影响,采用AVL_EXCITE Timing Drive动力学软件建立正时齿轮传动系统的动力学模型,分析外部激励如负载扭矩、曲轴转速波动与内部激励如齿侧间隙等对动力学的影响;比较不同载荷、是否加载曲轴转速波动和不同齿侧间隙下的齿轮角速度和啮合力曲线。结果表明:角速度与啮合力曲线峰值位置与负载峰值位置相近,其峰值受负载峰值影响较大;在凸轮轴齿轮需要扭矩输出的情况下,齿轮在驱动侧产生的啮合力显著高于背隙侧产生的啮合力;曲轴转速波动的存在,使得动力学结果发生了较大的变化,为了更为准确地进行动力学分析,曲轴转速波动是必须考虑的因素;增大齿轮齿侧间隙,角速度与啮合力峰值也相应地变大,角速度波动加剧,啮合过程中的振动与冲击更加明显;齿侧间隙设计太小又会造成加工难度及成本的增加,因此需要合理地选择齿侧间隙。     

齿背啮合机理及动态接触冲击研究

针对齿背啮合冲击引起传动效率、平稳性降低以及振动、噪声加大等问题,考虑齿轮误差、轮齿变形和齿侧间隙,研究齿轮啮合过程中齿背啮合机理。基于有限元动态接触模型,对齿轮啮合特性进行仿真,研究转速和负载对齿背啮合的作用效应。结果表明,一定的转速与负载下,出现轮齿正常啮合与齿背啮合交变;主动轮转速的增大会使齿背啮合冲击加剧,从动轮负载一定幅度内的增大会使得齿背啮合冲击有所减弱。齿背啮合发生时,正常啮合齿对的接触力在零与峰值之间振荡,实际齿轮啮合呈现"正常啮合-脱啮-齿背啮合-正常啮合"规律性的变化。该研究对于齿轮系统的减振与降噪设计具有一定的参考意义。     

行星架支撑方式对人字齿行星传动系统动态载荷的影响

为研究人字齿行星齿轮传动系统在不同类型行星架支撑下的接触性能,以有限元法为基础建立兆瓦级人字齿行星传动系统的动力学,分析不同行星架不同支撑方式对系统轮齿齿面啮合性能,传递误差的影响。结果表明:行星架双支撑方式提高人字齿行星传动系统的支撑刚度,动态特性,动态均载特性,降低冲击载荷。研究结果可为兆瓦级人字齿行星传动系统的研究提供一定支撑。     

齿侧间隙对星型齿轮传动扭振特性的影响研究

建立了受传递误差和时变啮合刚度激励的星型齿轮传动的间隙型多自由度非线性扭转振动模型,并用自适应变步长Gill数值积分方法进行了求解。结合Poincar啨映射和相平面研究了在不同齿侧间隙下系统出现的简谐、非谐单周期、次谐、拟周期以及混沌响应,并得到了改变间隙时系统的动力学分岔特性。通过分析各齿轮副的动载荷系数变化规律,讨论了各齿轮副啮合状态在非冲击、单边冲击以及双边冲击状态之间的转化过程和齿侧间隙的关系。从理论上分析了齿侧间隙对系统的稳态响应、动载荷等动态特性的影响。     

燃料电池轿车动力传动系统非线性动态特性仿真分析

某燃料电池轿车在加速起动与回馈制动时会发生明显的纵向冲击抖振现象.针对这一问题,建立包含电动机、电动机轴、减速器/差速器总成、左右半轴、左右车轮/车身七个子模块,考虑减速器齿轮齿侧间隙与啮合刚度特性以及轮胎-地面摩擦特性的非线性动力传动系统动态模型.运用Matlab/Simulink软件对起步加速与回馈制动工况下的整车与动力传动系统的动态响应进行了仿真预测.仿真结果表明,燃料电池轿车动力传动系统会在电动机工作转矩发生突变时产生动力传动系统的扭转振动现象和整车的纵向抖振现象,齿侧间隙会引起齿轮的拍击现象并加剧动力传动系统的动载荷.研究成果能够合理解释燃料电池轿车纵向抖振的机理,可以为燃料电池轿车等电动汽车的动力传动系统的动态匹配设计提供理论方法.     

齿侧间隙对齿轮系统动力学行为的影响

为分析齿轮传动系统在齿侧间隙变化条件下的非线性动力学变化机理,对不同齿侧间隙参数下非线性齿轮传动系统的动力学行为进行了研究,建立了全齿齿侧间隙变化的齿轮传动系统非线性动力学模型,探讨了不同齿侧间隙参数条件下齿轮传动系统吸引子的变化。研究表明,齿侧间隙的变化不仅能够影响齿轮传动系统振动幅值的变化,同时,齿侧间隙的变化也能够显著改变齿轮传动系统的动力学行为,使齿轮传动系统在混沌状态与周期状态间发生跃变。研究结果能够为齿轮传动系统的设计和故障诊断提供一定的参考。     

渐开线直齿圆柱齿轮齿侧间隙影响因素分析

齿侧间隙是影响齿轮传动精度的重要指标,影响齿侧间隙的因素既包括齿轮的制造误差、安装误差,也包括运行的工作条件.文中对影响齿侧间隙的因素进行分析,探讨在不同齿轮精度下计算齿侧间隙的方法.     

多自由度齿轮副传动系统动载荷特性影响因素分析

建立了多自由度的齿轮副传动系统的动力学模型,模型主要考虑了支撑间隙、齿侧间隙和传动误差的影响。采用四阶Runge-Kutta法对模型在不同参数下的动载荷系数进行了分析。研究结果表明:在高转速区域,齿轮的传动误差对齿轮系统的动载荷具有较大的影响,齿频误差的影响相对于偏心误差更为突出;随着齿侧间隙的增加,齿轮副的动载荷出现了较快的增加;在高速区域齿侧间隙对动载荷系数的影响更加突出;在低转速下齿轮的支撑间隙对动载荷系数的影响较小;在高转速下随着支撑间隙的增加,齿轮系统的动载荷系数变大,齿轮的振动和冲击增加。     

考虑齿侧间隙的两栖无人机变形机构动态特性分析

为探究行星传动齿轮副齿侧间隙对两栖无人机摆臂变形机构动态特性的影响,基于齿侧间隙和Hertz接触理论的轮齿碰撞力计算方法,建立了含齿轮侧隙的摆臂变形机构接触碰撞模型,并运用ADAMS仿真软件对摆臂机构变形过程进行动力学仿真分析,分别探究不同侧隙大小、数目和材料等因素对摆臂机构变形过程中动态特性的影响.该研究成果可为两栖无人机摆臂变形机构的设计和优化提供参考.     

含间隙的采煤机截割部传动系统的非线性动力学特性研究

为研究含间隙的采煤机截割部传动系统的非线性动力学特性,建立了考虑齿侧间隙的采煤机截割部齿轮系统动力学模型,并确立了模型中啮合刚度和阻尼的函数关系,运用变步长的Runge-Kuatt方法对动力学模型进行数值仿真,研究齿侧间隙对采煤机截割部传动系统各齿轮副啮合力的影响,结果表明:齿侧间隙增加了各齿轮副啮合力的变化量以及啮合频率倍频的幅值,齿侧间隙增大会增加啮合力的波动幅度会引起传动过程中的很大冲击力,加速齿面的磨损,同时齿侧间隙还会使齿轮由于过载而在齿轮中产生断齿。提高采煤机截割部齿轮传动系的稳定性与使用寿命,应降低其扭振程度与缩小齿侧间隙。本研究对齿轮传动系统的优化设计与研究提供理论基础。     

空间轴交角人字行星齿轮系统动态特性研究

空间轴交角直接影响人字行星齿轮齿面的啮合位置和动态特性,通过将空间轴交角分解到轴平面(两齿轮轴线组成的平面)和垂直平面(通过轴线且与轴平面垂直的平面),推导两个平面中轴交角造成的齿面沿啮合线的等效位移,进而分析出轴交角对齿轮啮合刚度的影响。以输入侧为原点,输出侧齿面相互远离时轴交角为正,考虑人字行星齿轮左右扭转柔性的三段式建模,构建出一种新型空间轴交角人字行星齿轮系统动力学模型,并分析行星齿轮轴交角对齿轮动态特性的影响。结果表明：垂直平面轴交角对啮合刚度和动态啮合力的影响大于轴平面轴交角;空间轴交角增大时,内外啮合刚度均明显减小,且内啮合变化程度大于外啮合齿;动态啮合力会随空间轴交角正向增加而在输入侧增大,输出侧减小,负向增加时则相反。研究结果为人字行星齿轮系统的动态性能设计与控制提供理论基础和技术支撑。     

2K-H型人字齿周转轮系的免组装设计与成型

为了解决人字齿周转轮系加工、装配的难题,提出利用3D打印技术制造免组装人字齿周转轮系的新工艺。通过理论推导,建立变位系数、齿侧间隙与齿轮基本参数之间的关系。利用建立的关系式,对行星轮进行负变位,设计具有微量齿侧间隙的2K-H型人字齿周转轮系。利用熔融沉积成型实验平台使设计的人字齿周转轮系成型,成型后的人字齿周转轮系齿轮啮合传动正常,设计、制作相应辅件,将其装配成减速步进电机。结果表明,通过合适的间隙设计,可以利用3D打印技术实现人字齿周转轮系的免组装制造,为小尺寸、一体式人字齿周转轮系个性化定制提供了一种具有工业应用前景的全新解决方案。     

双齿轮并联传动的负载均衡性仿真研究

应用UG软件建立双齿轮并联传动系统的三维模型,利用ADAMS动力学软件仿真双齿轮并联传动的动态过程;分析和研究啮合刚度、啮合阻尼和齿侧间隙等参数对双齿轮并联传动负载均衡性的影响.研究表明,两齿轮副啮合阻尼不同和存在齿侧间隙时对齿轮副负载均衡性的影响较大,而两齿轮副刚度不同时对传动系统负载均衡性影响相对较小.     

考虑误差的人字齿轮副轮齿接触分析

根据齿轮啮合原理,基于斜齿轮的几何接触分析,对5种不同误差条件下的人字齿轮啮合过程进行计算机仿真,对传动过程中的齿面接触质量进行分析评估,得到5种不同误差条件下啮合过程中的接触印痕及传动误差曲线。观察仿真结果,分析了不同误差形式对人字齿轮传动性能的影响,有利于控制人字齿轮设计制造中的误差,对于提高人字齿轮传动质量具有重要的意义,同时为进一步进行人字齿轮承载接触分析提供基础研究。     

齿轮传动三维间隙非线性冲击—动力接触特性数值仿真

给出了三维冲击—动力接触问题有限元混合公式;研制了三维冲击—动力接触有限元分析程序。对齿轮传动的突加载荷冲击以及啮入冲击进行了冲击特性数值仿真,分析了齿侧间隙对轮齿冲击特性的影响,为多流齿轮传动系统间隙非线性动态分析提供有力工具。