考虑误差的三齿差摆杆活齿动态特性研究EI北大核心CSCD

以三齿差摆杆活齿传动系统为研究对象,考虑主要构件误差、啮合刚度因素,建立三齿差摆杆活齿传动系统的等价误差模型。根据牛顿第二定律构建系统的动力学方程,分析各单项误差作用下活齿架的振动响应,确定对活齿架振动响应影响较大的关键误差,并通过对考虑主要构件全部误差和只考虑主要构件关键误差的活齿架振动响应对比分析,证明关键误差是影响活齿架振动响应的主要因素,再利用ADAMS软件进行振动仿真验证理论分析结果,最后加工两组不同精度的激波器、中心轮,试验分析改善关键误差后活齿架的振动响应变化。结果表明,通过控制关键误差可有效改善传动系统的动态特性。研究结果可为合理设计分配三齿差摆杆活齿传动系统各零件加工误差提供理论依据。     

基于动态特性的二齿差摆杆活齿参数设计研究

为减小二齿差摆杆活齿稳态响应幅值,从而降低啮合副动载荷并提高传动系统运转平稳性,基于活齿传动系统动态特性分析提出二齿差摆杆活齿参数设计方法。建立活齿传动力学模型,求得啮合副时变啮合刚度,推导出当量啮合刚度,结合系统动力学分析模型,计算系统各子构件稳态振动响应。以系统传动平稳性和啮合副动载系数建立构件动态性能评价函数,按照子构件在系统中的加权建立系统动态性能评价目标函数,通过对目标函数评估从而得到具有良好动态性能的设计参数。对3组设计参数虚拟样机进行谐响应仿真分析,仿真结果表明,基于动态特性分析确定设计参数的虚拟样机扫频振幅最小,研究结果可对提升活齿传动系统动态性提供技术参考。     

摆动活齿传动系统振动的动力学模型

针对摆动活齿传动机构的动力学特点，对摆动活齿传动系统的弯曲振动、扭转振动及其耦合效应进行了分析，并综合考虑了系统输入轴的弹性、输出轴轴承的弹性及活齿与激波器、内齿圈的啮合弹性等的影响，建立了摆动活齿传动系统的动力学模型，导出了系统的多自由度时变系数弹性动力学方程。应用矩阵迭代摄动法，对摆动活齿传动系统的固有频率进行了求解和分析。     

齿面摩擦对面齿轮传动系统振动特性的影响分析

为研究齿面摩擦力对正交面齿轮传动系统动态特性的影响,基于集中参数理论,建立了考虑齿面摩擦、齿侧间隙、传动误差、时变啮合刚度、啮合阻尼、支撑刚度和阻尼等参数的正交面齿轮多自由度耦合振动模型,采用龙格库塔数值积分法对系统的动力学方程求解,得到随摩擦系统变换的系统动态响应分岔特性。结果表明,随齿面摩擦系数的变化,面齿轮传动系统的动力学特性有周期响应和混沌响应,动态特性比较复杂。     

斜齿行星传动多体动力学建模与分析

建立了斜齿行星传动的多体动力学模型,对其进行了动态特性仿真,获知了该类系统的自由振动特性、稳态动力响应以及部分设计参数对系统动态特性的影响规律。根据系统特征值的重根数、中心构件的振型坐标及各行星轮间振型坐标的比例,将斜齿行星轮系的自由振动归结为3类典型振动模式,即：轴向平移—扭转振动模式、径向平移—扭摆振动模式和行星轮振动模式,并进一步给出了各类模式的特点。当不考虑构件自身柔性时,基于多体动力学模型的自由振动特性与前人的集中参数模型的仿真结果完全一致,表明了本文所建模型的正确性。斜齿行星轮系的稳态动力学响应表明,内、外啮合力在一个啮合周期内围绕静态均值作较大幅度的波动,而啮频激励是引起该类系统振动的主要原因。参数影响分析表明,构件支承刚度和行星轮周向安装误差对系统动态特性的影响明显,浮动太阳轮、严控行星轮周向安装误差可有效抑制系统的振动。     

基于齿轮传动系统横-扭-摆耦合非线性动力学模型的齿廓修形优化设计

基于齿轮传动系统动力学模型的齿廓修形优化设计可真实地反映修形参数对齿轮动态特性的影响。考虑几何偏心、陀螺力矩和齿向偏载力矩,建立了单级齿轮传动系统10自由度横-扭-摆耦合非线性动力学模型。提出了考虑齿轮实际运动状态并可适用于齿廓修形齿轮的啮合刚度模型,并采用解析法计算啮合刚度。为了降低齿轮传动系统的振动和噪声,以减小齿轮传动系统的动载系数为目标,建立了基于齿轮传动系统横-扭-摆耦合非线性动力学模型的齿廓修形优化模型。对某重载车辆齿轮传动系统进行了齿廓修形优化设计,优化结果有效的降低了齿轮的动载荷,可为设计低振动和低噪声的齿轮传动系统提供依据。     

等高齿锥齿轮非线性振动特性的联合求解方法

齿轮重载啮合中发生的轮齿接触损失会引起齿轮传动中的动态传递误差,动态传递误差的存在是等高齿锥齿轮非线性振动的重要原因,准确预测和计算等高齿锥齿轮传动中的动态传递误差是进一步改善这类齿轮系统振动特性的有效手段。针对某重载等高齿锥齿轮,研究了其在一定运行速度和扭矩范围内的频率响应特性;运用一种新的曲面积分与局部有限元联合求解方法求解了等高齿锥齿轮传动中的动态传递误差,从而揭示出此类传动系统振动的强非线性特性。这种方法无需将时变拟合刚度和啮合频率变量等非线性因素作为外部的激励进行求解,而是从齿轮啮合的每一时步,计算动态啮合力以及动态传递误差,最终得出等高齿锥齿轮的非线性振动特性。该方法可以精确表达轮齿几何及轮齿接触力等因素对齿轮动力学性能的影响,为等高齿锥齿轮这类复杂振动特性的传动系统提供了一种行之有效的分析方法。     

不同形式齿廓偏差对直齿轮副振动的影响规律

通过建立齿轮承载接触分析模型,计算了考虑齿面误差分布时齿轮的啮合刚度和综合啮合误差。综合考虑时变啮合刚度激励、误差激励和啮合冲击激励的影响,建立了直齿轮副弯扭耦合动力学模型,分析了不同形式齿廓(中凸、中凹、正压力角、负压力角)偏差对系统振动的影响规律。结果表明,中凹齿廓齿轮的振动最大;负压力角偏差齿轮作从动轮时振动仅次于中凹齿廓;在多数载荷条件下,正压力角偏差齿轮的振动要小于负压力角偏差齿轮,中凸齿廓齿轮具有比理想齿廓齿轮更小的振动。研究结果为进一步提出齿轮误差控制原则提供了有效参考。     

试论弹性齿多齿分度盘的定位精度

本文讨论弹性齿多齿分度盘的定位精度问题。根据弹性齿盘啮合原理,通过建立无隙啮合的力学模型和分析加工误差中各次谐波成份对定位精度的影响,从理论上证明了弹性齿盘无隙啮合可获得极高的定位精度,与加工误差无关。实验证明弹性齿盘的定位精度优于刚性齿盘,提高定位精度的关键是改善啮合状态。     

变齿厚RV减速器动态特性分析

变齿厚RV减速器是一种高性能精密传动装置,其动态特性对整机性能有重要影响。根据变齿厚RV减速器传动原理及结构特点,从系统角度出发,考虑轮齿的时变啮合刚度、轴承刚度、碟簧刚度、阻尼和传递误差等因素,基于Lagrangian方程,建立了耦合两级传动的整机弯-扭-轴耦合动力学模型。对样机的动态啮合力、构件动态响应及传动误差等特性进行了分析,研究了参数变化对这些性能指标的影响规律。研究结果可为变齿厚RV减速器的动态特性分析及优化提供理论依据。     

超声珩齿振动系统动力学特性分析与仿真

为研究超声珩齿振动系统的非谐振设计,通过MATLAB软件对振动系统的动力学频率方程进行求解,分析了变幅杆设计长度和变幅器振动频率对频率方程解误差的影响,并得出一组变幅器的设计参数。为验证非谐振设计方法的可行性,通过ANSYS模态分析,能使变幅器的谐振频率与理论设计的结果基本一致。     

高速机车牵引齿轮传动系统动态特性及非线性因素影响研究

综合考虑齿轮时变啮合刚度、齿面间隙、轴承游隙等多种非线性因素影响,并考虑高速机车齿轮传动系统三维空间五个方向的振动响应,建立高速机车齿轮传动系统弯-扭-轴-摆耦合多自由度动力学分析模型。对动力学方程进行无量纲化后,采用4阶变步长Runge-Kutta法对高速机车齿轮传动系统动力学模型进行求解得到高速机车齿轮传动系统时间历程曲线和幅频响应曲线。定量给出齿轮内部激励、齿面间隙、轴承游隙等参数等对高速机车齿轮传动系统的影响,为齿轮的动态优化设计和齿面侧隙、轴承游隙等参数的合理选择提供理论基础。     

齿厚与螺旋角对人字齿行星轮动态特性的影响

利用多尺度法分析人字齿行星轮轮齿厚度和螺旋角对人字齿行星轮系统动态特性影响。建立人字齿行星轮的动力学模型,该模型考虑时变啮合刚度、脱齿等非线性因素。利用该模型,分析齿厚与螺旋角对人字齿行星轮动态响应影响,多尺度法与数值模拟的计算结果一致。结果表明,齿厚与螺旋角对时变啮合刚度各阶波动幅值有着周期性影响,选取适当的齿厚与螺旋角可明显降低系统各自由度振动幅值和动态传递误差。     

变载工况下钻机动力头传动系统动态特性

基于弹性力学和接触力学的有关理论,对煤矿瓦斯抽放水平定向长钻孔千米钻机动力头的聚晶金刚石复合片钻头(PDC钻头)压入切削岩石时的接触特性进行分析,通过计算机编程仿真得到钻机在实际运行过程中的负载并作为钻机动力头齿轮传动系统的外部激励;综合考虑钻机动力头齿轮传动系统中各个齿轮副的时变啮合刚度,各个齿轮副综合啮合误差等引起的内部激励;并考虑各个滚动轴承的支撑刚度以及轴的扭转刚度;采用集中参数法建立钻机动力头齿轮传动系统的耦合动力学模型,并基于数值分析方法求解得到钻机动力头切削砂岩时各个齿轮构件和轴承构件的振动速度响应、振动位移响应以及动态啮合力,对动力头齿轮传动系统的动态响应进行研究,研究结果为钻机动力头传动系统的动态性能优化奠定基础。     

新型少齿差行星齿轮装置振动特性分析与实验研究

对某少齿差行星齿轮装置进行结构改进设计,运用动力接触有限元法求得包括啮合刚度激励、误差激励、啮合冲击激励的轮齿啮合内部动态激励。通过建立有限元模态动力分析模型,计算齿轮装置固有频率及振型,综合考虑内外部激励情况下,研究该齿轮装置的结构动态响应及噪声。利用振动测试设备对该齿轮装置进行振动噪声测试。结果表明：分析预测值与实验结果相符。     

基于动态侧隙的齿轮系统齿面磨损故障动力学分析

根据齿面磨损、偏心和轴承的振动等会引起齿轮系统齿侧间隙时变这一特性,提出了基于动态侧隙的齿轮系统齿面磨损故障分析方法。综合考虑动态啮合刚度、动态齿侧间隙、摩擦、偏心等因素建立了单级齿轮传动系统六自由度啮合耦合型动力学模型,给出了全齿均匀磨损和偏心磨损故障的仿真方法,并对含故障齿轮系统动力学行为进行了分析。最后,利用齿轮实验台对齿侧间隙增大的磨损故障进行了模拟,验证了理论分析结果。研究表明,齿轮系统传递误差、振动冲击状态和振动剧烈程度等会随齿面磨损形式和程度不同而变化,为齿面磨损故障的监测与诊断提供了理论依据。     

考虑安装误差的双齿圈人字齿行星齿轮箱振动特性分析

构建某型双齿圈人字齿行星齿轮箱三维实体模型,基于有限元软件建立含有柔性输出轴的刚柔耦合虚拟样机,并分析了不同位置、不同安装误差的齿轮箱振动特性。结果表明,输出轴的安装误差对齿轮箱振动特性影响明显,影响程度随安装误差的增大而增大。研究结果对双齿圈人字齿行星齿轮箱仿真及试验具有一定参考价值。     

车辆传动系统非线性平移扭转耦合振动响应灵敏度研究

随着对齿轮传动系统动态品质要求的提高,仅固有特性及其灵敏度的分析已经无法满足车辆传动系统动态特性分析的要求,对强迫振动下响应特性的灵敏度研究可为减振设计提供进一步的指导。本文研究非线性动力学响应对轴段扭转刚度、质量点惯量以及轮齿啮合误差的灵敏度。将某车辆传动系统样机作为研究对象,以发动机激励作为输入,建立平移扭转耦合集中参数动力学模型。模型中考虑时变啮合刚度、齿侧间隙、轮齿制造、安装误差以及质量偏心等非线性因素,通过直接求导法建立灵敏度方程,利用数值求解的方法获得动力学响应对设计参数的相对灵敏度并进一步将其转化成工程中有实际意义的物理量的灵敏度结果,为齿轮传动系统基于动态响应的参数修改、模型修正和参数优化等方面提供理论依据。     

裂纹对弧齿锥齿轮传动系统振动特性影响研究

为全面掌握裂纹对弧齿锥齿轮传动系统振动特性影响,用Pro/E软件建立了无裂纹和含裂纹弧齿锥齿轮完整的三维接触模型,并基于有限元分析软件ANSYS对模型进行了仿真模拟与数值计算,得到了啮合刚度的变化规律。借助置于转子上弧齿锥齿轮传动系统8自由度动力学模型,建立了非线性振动方程并使用MATLAB软件的ode45()函数对其求解,得到了无裂纹和有裂纹两种状态下的系统振动响应。发现裂纹不仅对弧齿锥齿轮传动系统振动大小有影响,而且对系统振动的形式也有影响,甚至会导致系统产生拟周期振动和混沌振动,使系统的有序性降低,工作性能变差。从而得出可以根据振动特性的变化来对弧齿锥齿轮结构的损伤进行故障诊断的结论。     

含齿面剥落缺陷影响的共轴对转轮系振动特性分析

针对某型无人直升机共轴对转主减齿轮箱设计,采用集中参数法建立该齿轮箱中多级斜齿轮传动系统25自由度动力学模型,模型中考虑了时变啮合刚度、轴承支承刚度、传动轴扭转刚度以及啮合误差的影响。分析了输入转速和高速级齿轮齿面剥落缺陷尺度、位置对传动系统动态特性的影响规律。研究表明,上下旋翼轴齿轮副动态啮合力波动较大,上旋翼轴齿轮副动态啮合力波动幅度是下旋翼齿轮副的1.7倍;随着转速增大,各级齿轮副动态响应中的2倍输入级啮合频率的幅值提升最显著;当高速级齿轮齿面出现剥落缺陷,啮合频率附近会出现边频带,振动冲击随着缺陷尺寸的增大而增大;在不同的缺陷位置中,位于双齿啮合区与三齿啮合区交界位置,缺陷产生的振动冲击幅值最大。研究结论为无人直升机共轴对转主减齿轮箱的减振降噪,故障诊断提供了理论参考。