随机啮合参数下辊轧机传动系统动力学特性分析

建立了斜齿6自由度齿轮弯-扭-轴耦合的辊轧机传动系统模型,使用变步长4阶Runge-Kutta数值积分法,对含有时变啮合刚度激励、传动误差激励以及齿侧间隙激励的传动系统动力学模型进行数值分析,得到辊轧机传动系统的动态响应过程。研究结果表明:时变啮合刚度激励、传动误差激励以及齿侧间隙激励的随机性引起齿轮传动系统不同程度的位移振动,并且振动位移均值及均方差随着随机间隙的离散程度增加而增大;由于从动齿侧处于传动系统末端,承受负载大,因此,从动齿侧的振动位移均值及均方差大于主动齿轮的振动位移均值及均方差。该研究为辊轧机传动系统的工程设计提供了参考。     

啮合刚度及啮合阻尼对齿轮振动影响的研究

采用集中质量法建立了齿轮传动系统的动力学模型,并通过解析法对模型进行求解,研究齿轮传动系统的啮合刚度和啮合阻尼对齿轮传动时产生的振动影响.结果表明,提高啮合刚度、增大啮合阻尼都能有效地降低齿轮传动时产生的振动和噪声.为齿轮传动系统实现减振降噪提出了可行的优化措施.     

不同工况下弹流润滑与齿轮动力学耦合研究

为探究线接触下齿轮传动系统与弹性流体动力润滑的耦合特性,研究采用广义有限元法建立两级齿轮传动系统,通过有限元法求啮合刚度,考虑齿轮润滑状态下的油膜刚度效应,综合叠加齿轮油膜刚度与啮合刚度,使用Newmark积分法对动力学方程进行求解,分析了耦合润滑后不同工况下齿轮啮合位置处的动力学特性和润滑特性。结果表明：齿轮综合刚度会随转速的增加而减小,随负载增加而增大;转速相比于负载对于油膜厚度影响较大,且考虑了轴的柔性后,传动系统在共振转速区内振幅变化显著,会对油膜厚度和系统振动产生一定影响,耦合油膜后在高速共振区内齿面动载荷变化明显。     

裂纹工况下斜齿轮系统啮合刚度计算模型研究

当斜齿轮副产生裂纹时,会影响齿轮副的啮合刚度。为了获得更准确的裂纹斜齿轮副的啮合刚度,提出一种改进的裂纹斜齿轮啮合刚度计算模型,综合考虑轮齿刚度、齿轮基础刚度在横向和轴向的影响,研究了齿顶扩展裂纹和端面扩展裂纹两种典型裂纹工况下的齿轮系统啮合刚度,并将啮合刚度解析计算结果与有限元模拟结果进行了对比。结果表明：啮合刚度的降低程度主要与裂纹区域有关,裂纹区域越大,啮合刚度降低越大;在裂缝长度和深度相同的情况下,端面扩展裂纹对啮合刚度的影响比顶部扩展裂纹更显著。仿真结果与计算结果吻合较好,验证了所提方法的准确性和有效性。     

液压缸驱动下叶片辊轧机传动系统动力学特性北大核心CSCD

为了分析液压缸非线性动力学特性对叶片辊轧机传动系统振动的影响,建立了液压缸与叶片辊轧机传动系统耦合振动模型,考虑载荷作用下齿条基体产生弹性变形,推导出上轧辊二级齿轮-齿条时变啮合刚度,采用Runge-Kutta法求得了系统动力学特性,研究了无杆腔的初始有效长度、齿轮-齿条啮合刚度等参数对辊轧机传动系统的动力学特性的影响。分析表明,无杆腔的初始有效长度的增加,使系统逐步由周期运动进入倍周期运动,最终转为混沌运动;此外,齿轮-齿条啮合刚度引起上轧辊一级齿轮以及上轧辊二级齿轮-齿条的振动位移在初始时刻产生一定的波动,而对下轧辊一级齿轮的运动状态影响较小。     

齿根裂纹下的行星齿轮系统动力学特性研究

基于集总参数法,建立太阳齿轮有裂纹状态下的行星齿轮的动力学模型。提出一种考虑轮齿过渡曲线的啮合刚度改进方法,推导齿轮健康状态和裂纹状态下的时变啮合刚度计算方法,在此基础上求解振动响应。仿真结果表明：当齿根出现裂纹时,齿根的振动响应具有明显的冲击响应特征,且可以获得太阳齿轮故障的特征频率和倍频特性。最后将仿真信号与测试信号进行对比,试验结果与仿真结果吻合性较好,验证了所提动力学模型的有效性。     

考虑中间轴刚度的二级直齿轮系统动态特性分析

两级间所连接的中间轴的刚度是影响行星轮传动系统工作状态的重要因素。以某试验台二级直齿轮传动系统为研究对象,运用牛顿动力学理论建立二级齿轮传动平移-扭转动力学模型,讨论中间轴连接刚度的改变对系统动态特性的影响。结果表明:中间轴连接刚度的改变对中间轴所连接的相邻两轮齿的动载荷影响较为明显,随着中间轴连接刚度的增大,该轮齿的支撑动载荷在逐渐减小;同时,对各频率成分以及其倍频的影响较为明显,随着连接刚度的增大,各频率成分及其倍频成分的能量呈现线性减小、再平稳的变化趋势。中间轴连接刚度的改变使系统的固有频率及其振型产生了模态跃迁的情况。     

斜齿轮转子系统弯扭耦合振动分析的整体传递矩阵法

针对多平行轴斜齿轮转子系统的传动特点,深入研究了多转子系统弯扭耦合振动分析的整体传递矩阵法,导出了弯扭耦合振动分析的斜齿轮耦合单元的传递矩阵.使用本文的方法对某航空发动机启动系统的弯扭耦合振动进行了分析和计算.结果表明,斜齿轮啮合效应对转子弯扭耦合振动有明显影响.     

风电齿轮箱直齿轮传动系统动态特性影响分析

综合考虑齿轮啮合刚度、齿侧间隙、齿轮啮合误差以及外部激励等多种非线性因素对齿轮传动系统动态特性的影响,建立风电齿轮箱传动系统高速级直齿轮传动的纯扭转非线性动力学模型,用拉格朗日方程推导了传动系统的振动微分方程。采用Runge-Kutta法对直齿轮系统非线性动力学模型进行求解,得到传动系统的时域波形、频谱图和相位图。定量给出齿轮转速、齿侧间隙等参数变化对齿轮传动系统动态特性的影响。结果表明:随着转速和齿侧间隙的增大,传动系统的振动幅值明显增大,系统的振动加剧。为风电齿轮箱传动系统的固有特性,动态响应等动力学特性奠定了一定的基础。     

含太阳轮故障因素的行星齿轮传动系统动态特性研究

基于故障因素对行星齿轮系统动态特性的影响,用赫兹接触理论,在考虑齿面接触刚度特性的条件下引入弯曲刚度,建立新的传动系统动力学模型。利用扭簧刚度变化分别引入太阳轮裂纹和断齿2种故障因素,分别模拟了行星齿轮传动系统在不同故障因素影响下的运转状态。通过分析动载荷谱、太阳轮浮动轨迹研究故障因素对行星齿轮传动系统动态特性的影响。结果表明:太阳轮出现裂纹故障时,太阳轮浮动轨迹随着裂纹的加深逐渐扩大;在经过裂纹轮齿时,行星轮与内齿圈啮合力振幅少量增加;太阳轮出现断齿故障时,太阳轮浮动轨迹在啮合处发生瞬时大幅度偏移;行星轮与内齿圈啮合力振幅较大,在频域图的低频区域出现大量边频带;故障因素对传动系统的影响随工况条件的改变而变化。     

热环境下飞行器壁板的振动疲劳分析

针对高超声速飞行器热力环境引起的壁板振动疲劳问题,旨在研究温度变化对壁板结构振动特性及疲劳寿命的影响。首先分析壁板三维瞬态耦合传热和热应力,获得壁板的温度场和应力场;然后依次探讨温度场、应力场及其耦合效应对壁板振动模态与疲劳寿命的影响。分析过程中,考虑温度变化造成弹性模量减小对壁板刚度的影响,引入由热环境引致的附加热应力刚度矩阵以及附加热变形刚度矩阵。结果显示：温度变化引起的材料力学性能退化使壁板结构各阶次模态频率随之下降,温度梯度对振动模态的影响明显,热力耦合效应使壁板的振动疲劳寿命缩短。     

An Optimized Design of the Bearing in Machines for Ultrasonic Machining Processes

In high-power ultrasonic manufacturing processes, the design of the bearing of the components transmitting ultrasound is of particular importance, since the position of the nodal planes in the vibrating structure is altering as a consequence of changing coupling conditions during the process. A special bearing, which reduces the residual vibrations at the fixing ring by a system of several resonators, has been developed for the use in ultrasonic production processes, such as tube drawing and wire drawing but also drilling and welding. Since the transmitted longitudinal vibrations always involve radial components as well, the dynamic stiffness of the coupling on the interface between the components transferring energy and the components deleting vibration is very important. In the method described in this paper, an optimization of dynamic behavior is attained by stiffness-reduced coupling.     

锥差式液压马达传动弧齿内锥齿轮模态研究

液压锥差传动机构主要用于低速、大转矩、易超载的场合.其中,用作减速的弧齿内锥齿轮外部激振力变化幅度大,有可能在额定转速内发生强烈的共振,致使齿轮过早出现疲劳破坏.基于用APDL语言自主开发的弧齿内锥齿轮建模系统建立了弧齿内锥齿轮的有限元模型,计算了具有不同腹板厚度和腹板孔的5个弧齿内锥齿轮的固有振动特性,归纳了几种基本齿轮低阶振型种类.结果表明:腹板厚度和腹板孔的大小、数量对弧齿内锥齿轮的固有频率、振型和振动应力均有影响.     

空气静压主轴有限元建模及动态特性研究

为提高空气静压轴承支撑的空气静压主轴的动态工作性能,文章利用Fluent计算出了空气静压轴承在不同供气压力下气膜刚度,利用Ansys Workbench中的轴承单元和弹簧—阻尼单元模拟轴承支承,对主轴系统进行了模态分析和动态响应分析,得到不同供气压力下主轴系统的固有频率、振型以及激振力作用下的位移幅频动态响应曲线。结果表明,随着供气压力的增加,轴承气膜刚度增加,且对主轴系统的低阶模态和高阶模态影响不同。另外随着气膜刚度增加,谐振频率逐渐增大、振幅减小,系统抵抗受迫振动能力逐渐增强。研究结果为提高空气静压主轴的动态性能提供了一定的理论依据。     

风电齿轮箱高速轴多支承轴系耦合振动研究

风电齿轮箱高速轴轴承的振动是造成风电机组安全隐患的重要因素,而轴系的耦合作用会对轴承振动产生重要影响。以某750 kW风电齿轮箱高速轴多支撑轴系为研究对象,基于中心差分法提出一种用于分析多支承轴系耦合振动的建模方法,并通过MATLAB进行了模拟计算。结果表明：耦合模型比非耦合模型轴承振动幅度小;不同轴承的接触力不同,且载荷作用点越靠近轴承接触力越大;当载荷作用点在靠近单轴承的一侧时,会出现接触力远大于另一侧的双轴承的情况。     

磁液双悬浮轴承单自由度支承系统解耦控制研究

磁液双悬浮轴承是以电磁悬浮为主,静压为辅的一种新型支承轴承,能够大幅度提高承载能力及刚度,适于中速重载的场合。由于液体静压系统特性为小间隙、强阻尼、正刚度、斥力型,而电磁悬浮系统特性为大气隙、弱阻尼、负刚度、吸力型,且两系统共同支承时相互耦合,互为干扰,大幅降低了支承系统的运行稳定性,因此本文拟研究磁液双悬浮轴承单自由度磁液两支承系统之间的耦合特性,揭示其耦合力的产生机理并设计解耦控制器。首先,本文介绍了磁液双悬浮轴承的结构特点、单自由度支承系统的受力形式以及控制调节机理。然后,建立了磁液双悬浮轴承单自由度支承系统的数学传递函数,揭示磁液两支承系统之间的耦合特征及影响规律。最后,设计了类前馈解耦控制器及对角阵解耦控制器,并通过Simulink模块对比分析了两种解耦控制器的解耦效果。研究表明：两种解耦控制器均能够有效减小单自由度磁液两支承系统间的耦合程度,但类前馈解耦控制器比对角阵解耦控制器具有更好的稳定性、准确性,更适用于磁液双悬浮轴承单自由度磁液两支承系统的解耦控制。本论文能够为磁液双悬浮系统的稳定控制提供理论参考。     

具有弹性连接的组合机身压力机振动分析

针对组合机身压力机的结构特点 ,采用自由界面模态综合法进行振动分析 ,为使计算模型符合由拉紧螺栓实现各组合部件间弹性连接的实际结构 ,形成了弹性连接刚度阵 ,并对相关结构的刚度阵进行了修正 ,用该模型对一新型双击式螺旋压力机进行了计算 ,计算得到的固有频率与实测值相符。     

丝杠驱动进给系统径向刚度和阻尼辨识

丝杠驱动进给系统的径向振动特性直接影响机床加工精度和可靠性,其径向振动特性主要受到轴承、螺母和导轨的径向刚度、阻尼的影响。当前,各部件之间的结合面参数辨识方法还不成熟,因此,文中基于Timoshenko梁的传递矩阵法预测进给系统频响函数,并利用改进的粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization)最小化理论和实验结果,辨识轴承、螺母和导轨的径向刚度、阻尼。比较结果发现,预测和实验结果一致性较好,表明文中提出的辨识方法能够有效辨识进给系统结合面参数。     

螺旋伞齿轮摆动辗压成形三维有限元模拟

螺旋伞齿轮高径比小,适合摆动辗压工艺成形。采用刚粘塑性有限元对螺旋伞齿轮摆动辗压工艺进行了模拟,获得了螺旋伞齿轮的摆动辗压变形规律、金属流动规律和载荷曲线。就螺旋伞齿轮锻件脱模问题,设计出轴承式凹模,当锻件被顶出时,凹模沿齿轮轴线做同步旋转,锻件被旋出凹模。     

Frequency dependent stiffness and damping coefficients of orifice compensated multi-recess hydrostatic journal bearings

Frequency dependent stiffness and damping characteristics of an orifice compensated multi-recess hydrostatic journal bearing has been presented incorporating recess volume fluid compressibility effects into it. The theory is based on linearising the Reynolds' equation for finite bearings and the recess flow continuity equation using first order perturbations. A new dimensionless recess volume fluid compressibility parameter (γ) has been introduced. Results for stiffness and damping characteristics have been presented for various frequency of vibration or squeeze parameters (σ) and recess volume parameters (γ) in addition to the usual bearing design parameters.