支承轴承作用下齿轮系统动力学分析

基于牛顿动力学原理,建立了非线性直齿齿轮副系统数学模型,在Matlab软件环境中采用四阶Runge-Kutta方法求解数值解,分析了齿轮系统启动时支承轴承的支承刚度,支承阻尼对直齿齿轮系统中齿轮位移振动,齿轮相对位置变化以及齿轮动态传递误差的动力学影响。结果表明,主动轮与从动轮的相对位移在中、高频区的位移振动随齿轮轴承支承刚度增加而增强,且振动频率从低频向中高频偏移。增大支承阻尼能减缓齿轮啮合时沿啮合线方向的相对位移振动,改善低频区的传动效果。轴承支承刚度的增加使齿轮动态传递误差振动加剧,影响齿轮转动精度;支承阻尼变化不影响齿轮动态传递误差的振动频率,只改变振动幅值。     

考虑外部激励作用下的齿轮系统非线性动力学分析

研究了在外部激励作用下,齿轮传动系统参数对系统动力学的影响,为避免齿轮在混沌状态下工作提供了理论依据。它以单自由度直齿圆柱齿轮传动系统为研究对象,建立了非线性动力学模型,在模型中综合考虑了内部激励及和外部激励等因素。利用Runge)Kutta数值计算方法对系统的非线性动力学方程进行了求解,分析了齿轮系统在外部激励作用下,所表现出的周期和混沌运动状态,为齿轮的设计及制造和获得更好的性能提供了理论指导。     

滑动轴承-涡轮电机轴系动力学分析

针对滑动轴承支承的涡轮电机轴系,基于有限单元法建立了考虑非线性油膜力的动力学模型,计算了轴系主振型、临界转速以及幅频响应等线性动力学特性;进一步通过分岔图、瀑布图、庞加莱截面讨论了系统的非线性动力学特性。结果表明轴系存在4阶主振型,两阶临界转速分别对应涡轮和压气机的锥动模态,且不易激发出转轴弯振模态。在非线性油膜力的作用下,轴系存在周期2、周期4以及拟周期等非线性特征,在多周期运动中,1/4～1/2工频区域的低频振幅要大于工频振幅。     

柔性支承的滑动轴承-刚性转子系统动力学特性分析

综合考虑滑动轴承油膜力支撑、柔性支承受外部激励等非线性因素的影响,建立一个两端柔性支承的刚性转子模型,运用4阶变步长Runge-Kutta算法对系统的动力学行为进行数值仿真,得到了刚性转子系统在不同外部激励幅值下随转速变化时的位移分岔图,以及特定参数下的相图、Poincaré映射图,直观揭示了系统的动力学特性.结果表明...     

冲击载荷作用下齿轮传动系统动力学仿真分析

冲击载荷常常是引起齿轮传动系统寿命缩短的主要原因。通过Pro/E软件对可控软启动齿轮箱传动部分建立虚拟样机三维传动模型,利用ADAMS对齿轮传动系统在冲击载荷作用下开展动力学仿真。求解齿轮传动系统各级传动角速度、啮合力及其频谱曲线,对比有无冲击载荷作用下各级齿轮啮合力及其频域特性的变化情况,得到冲击载荷使得齿轮啮合频率处振动能量明显增大。仿真结果与理论分析结果接近,可为后续考虑冲击载荷作用的齿轮疲劳寿命估算提供数据支持。     

卵形齿轮副计算机分析系统研究

根据非圆齿轮的加工原理,建立了狼形齿轮的齿廓计算模型醋发了卵形齿轮副的计算机辅助设计与分析系统,进而分析了狼形齿轮副的若干几何和啮合特性;传动比、压力角、根切现象、齿廓曲率半径等,为设计人员提供了完整的设计和分析平台,并可将输出的齿廓坐标或齿廓图形直接用于线切割加工。     

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。     

滑动轴承摩擦系统动力学仿真研究

在分析了滑动轴承内部摩擦学系统和摩擦学系统过程的基础上,基于摩擦学系统方法构建滑动轴承内部的摩擦磨损动力学模型,对滑动轴承的摩擦磨损特性进行了研究,并通过仿真试验研究了轴承内部温升和热量之间的关系.试验结果表明仿真结果与理论模型计算结果相吻合.     

摇摆工况下椭圆轴承转子系统动力学特性研究

倾斜摇摆工况下,不仅轴承承受载荷随时间变化,而且轴承动特性参数也发生变化,这必然会影响轴承支撑的转子系统的安全性与稳定性分析结果。仅通过稳态分析难以保证支撑轴承自身的安全性和可靠性以及转子轴承系统的稳定性。基于轴承刚度和阻尼的分段线性化假设,建立不同横摇角度的转子轴承模型,用某大学润滑理论与轴承研究所开发的转子轴承系统动力学分析软件DLAP(Dynamic Lubrication Analysis Program),耦合求解椭圆轴承转子系统动力学模型,采用特征值和特征向量,稳定性分析、不平衡响应分析以及瞬态动力学分析等手段,详细研究了转子轴承系统的稳定性和安全性,并与正常工况下轴系的动力学特性对比,最终得出摇摆工况下椭圆轴承支撑的转子系统的动力学特性。     

斜齿轮副齿面修形承载接触动力学分析

为提高斜齿轮副的啮合性能,以斜齿圆柱齿轮副为研究对象,建立斜齿轮副的三维实体建模与装配,使用ANSYSWorkbench对不同修形参数的齿轮副承载能力进行瞬态动力学仿真分析。通过详细论述对齿轮副从建模到Workbench仿真分析结果的设置步骤,求解不同修形系数下齿面的承载接触应力、剪切应力与等效应力云图,得出接触应力和传动误差变化曲线,观察不同的修形系数对齿面承载接触能力的影响变化。结果表明：齿廓修形对传动误差幅值影响较大,齿向修形对齿面接触区域影响较大。     

卵形齿轮副计算机辅助分析系统研究

根据非圆齿轮的加工原理 ,建立了卵形齿轮的齿廓计算模型 ,开发了卵形齿轮副的计算机辅助设计与分析系统 ,进而分析了卵形齿轮副的若干几何和啮合特性 :传动比、压力角、根切现象、齿廓曲率半径等 ,为设计人员提供了完整的设计和分析平台 ,并可将系统输出的齿廓坐标或齿廓图形直接用于线切割加工。     

齿轮系统动力学模型分析和简化

本文讨论了用齿轮装置的机械动方系统的全系统扭振模形和旨在研究齿轮振动而对全系统模型所做的种种简化。文中采用Holzer状态空间法对全系统模型和它的各种简化形式作了模态分析和比较。结果发现,为了研究齿轮振动对全系统模型作的种种简化是可行的。最简单的两个齿轮啮合模型也不失正确性。文中还研究了全系统中各零件惯量和刚度对齿轮振动的影响。     

故障参数下齿轮系统非线性动力学行为

为分析齿轮系统在故障条件下的非线性动力学变化机理,对不同故障参数下非线性齿轮系统的动力学行为进行了研究;建立了单齿冲击、单齿刚度、单齿磨损及全齿磨损的非线性动力学模型,采用齿轮混沌振子方法对其进行了分析;探讨了上述4种故障激励产生后齿轮系统吸引子的变化.研究表明,利用齿轮混沌振子能够较好地区分故障信号的大小,为更好地进行故障诊断提供了理论支持,也为旋转机械的故障诊断提供了一种新方法.     

滑动轴承转子系统非线性动力学稳定性研究

采用多尺度法研究了滑动轴承刚性平衡转子系统临界点的稳定性。研究发现，滑动轴承在其线性失稳转速上发生Hopf分岔，系统是发生超临界Hopf分岔还是亚临界Hopf分岔取决于系统参数的设计。给出了通用的公式和程序，为滑动轴承的非线性动力学设计及性能预测提供了有利的工具。     

机电-刚柔耦合特性作用下线性进给系统动力学分析

动力学特性是影响进给系统动态误差的关键因素。机电-刚柔耦合特性作用下动态误差的产生机理尚未得到系统性阐述,这使得进给系统动力学优化和动态误差抑制研究依然存在一定盲区。考虑线性进给系统的集中柔性和分布柔性特征,构建了进给系统的机电-刚柔耦合动力学模型,通过数值仿真讨论了进给系统对阶跃信号和正弦信号的响应特性,分析了线性进给系统动态误差的产生过程及各类因素对动态误差的影响规律。所构建的机电-刚柔耦合动力学模型能够系统性地阐述动态误差的产生过程,可为直线进给系统动力学优化设计以及动态误差抑制研究奠定理论基础。     

基于齿面摩擦的直齿轮副动力学特性分析

建立了考虑齿面摩擦、时变啮合刚度、齿侧间隙和综合传递误差的直齿轮副6自由度弯曲-扭转耦合的非线性动力学模型,应用牛顿第二运动定律,建立了系统的振动微分方程。依据接触线的位置,推导了齿面摩擦和摩擦力矩的数学表达形式。分析了齿面摩擦对系统周期振动状态、混动运动状态及分岔特性的影响。结果表明,齿面摩擦加剧了齿轮副的振动,且对垂直于啮合线方向的振动影响最为明显;齿面摩擦导致系统的混沌程度降低,且在一定情况下,系统的混沌吸引子可能转化为周期吸引子;齿面摩擦导致系统的分岔变得模糊,且导致系统提前进入混沌运动状态。     

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。     

具有不对中故障的转子-滑动轴承系统动力学特性研究

在深入分析多跨度双转子模型建立方法及联轴器模型的基础上,综合考虑离心、碰摩等故障,建立双跨度转子-联轴器平行偏角综合不对中模型。采用变步长四阶-五阶Runge-Kutta法求解不对中故障双跨转子-滑动轴承系统的非线性动力学模型,通过Poincare截面图、轴心轨迹图、波形图和频谱图,直观地显示了系统在某些参数域中的运动状态,通过分岔图和三维谱图分析,揭示了转子系统周期、倍周期、拟周期等分岔行为以及同频振动、幅值跳动、拟周期运动、混沌等非线性动力学现象。研究结果表明,该类系统在运行过程中转子的运动范围增大且运动更加混乱,甚至严重的综合不对中故障导致转子系统进入混沌运动的状态;不对中故障对转子系统的整体振动影响较明显,不对中故障较严重时,整个系统振动形式更加复杂,并且仿真分析结果与实验结果能够较好的吻合。研究结果为转子-滑动轴承系统故障诊断、动态设计和安全运行提供了理论参考。     

齿轮系统动力学的理论体系

根据对国内外齿轮系统动力学研究成果的系统总结,阐述齿轮系统动力学理论的基本结构体系,说明齿轮动力学的发展过程;围绕动态激励,模型类型,建模和求２解方法以及齿轮系统的固有特性,动态响应和动力稳定性等介绍齿轮系统动力学所涉及的基本问题,讨论该理论的主要工程应用的基础上,提出了应进一步研究的方向与重点。