5MW风电增速齿轮箱的设计与动力学分析北大核心

针对大功率风电增速齿轮箱设计与研究不足的问题,提出5 MW级设计方案,并进行动力学分析。采用三级传动类型,前两级为2K-H型行星轮系,三级为定轴轮系。通过输入风电载荷谱进行仿真分析与理论计算结果对比,确保计算结果的准确性。利用动力学方法:对行星架进行模态分析,使行星架模态频率避开齿轮啮合频率;对各齿轮副进行传动误差分析,得出各齿轮副传动误差的周期性变化规律与最大误差;对各轴承进行加速度响应分析,得出不同转速下的振动加速度曲线,发现各轴承加速度曲线的波峰与波谷出现重叠的规律,使齿轮箱输入转速避开了峰值。研究内容为大功率风电齿轮箱设计与可靠性分析提供方法。     

斜齿轮的参数化建模及有限元模态分析

为提高斜齿轮设计的效率,提高其工作的可靠性,避免斜齿轮在传动系统中产生共振。采用了三维造型软件Pro/E实现斜齿轮的参数化建模,采用ANSYS有限元软件对斜齿轮进行有限元模态分析,研究斜齿轮的固有振动特性,得到了斜齿轮的低阶固有振动频率和主振型。所得的结论:斜齿轮的参数化建模,提高了斜齿轮设计的效率;模态分析得到的斜齿轮的低阶固有振动频率和主振型,反映了斜齿轮的动力学性能,在齿轮系统的设计中使工作频率远离齿轮的固有频率,避免发生共振,同时也为斜齿轮系统的动态响应计算和分析奠定了基础。     

某发动机齿轮转子的模态分析

利用MSC．MARC有限元计算软件及配套的硬件设备,采用多体接触三维有限元分析模型,在计算时主要考虑螺栓与齿轮、齿轮与齿轮间的接触问题。研究了螺栓过盈配合对齿轮转子模态的影响,以及螺栓个数对此齿轮转子模态的影响。通过比较,分析了特殊齿轮转子在工作过程中的振动特性。结果表明：装配过盈量对转子振动频率影响不大;改变齿轮间的连接方式（增减连接螺栓个数）则对齿轮转子振动频率影响比较大,可以采用不同的连接方式来增大齿轮转子的工作频率带宽度。     

连铸机结晶器振动机构动力学研究

分别利用动态静力分析法和有限元模态分析法，对某厂连铸机结晶器振动机构（８ 杆３ 级机构） 的动态特性进行了系统研究，形成了一种机构动力学分析的有效方法；该方法也适用于其它振动机械设备的动态特性研究。     

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。     

冲击载荷作用下减速器行星齿轮传动系统振动特性研究

行星机构应用领域广泛,其稳定性影响生产可靠性。为了研究行星齿轮传动部分的振动特性,以某减速器行星部分为研究对象,采用集中质量法建立行星齿轮机构的动力学模型,建立单个齿轮振动模型,得到影响振动特性的因素。利用动力学分析软件,研究冲击载荷作用下行星齿轮机构的振动情况,获得各级传动角速度及啮合力曲线。结果表明:啮合力在起始阶段存在大范围波动,有冲击作用,啮合力围绕均值上下波动,在小周期内重复相同的波动;冲击载荷作用下,啮合力的不稳定性增强,大范围地波动,啮合力接近于稳定载荷下的3倍;对结构柔性化后,柔性体接触间会发生小幅度弹性变形,变形导致啮合冲击增大。研究结果为行星齿轮传动系统的优化设计提供了参考。     

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。     

基于非线性有限元接触理论行星齿轮副瞬态啮合特性研究

为了比较分析风电行星齿轮副啮合面和非啮面瞬态接触特性的差异,根据非线性有限元接触理论,建立了某风电增速用输入级传动机构NGW型行星轮系的非线性有限元模型,对行星齿轮副的瞬态啮合过程进行了动力学实验研究,获得了行星轮系构件齿廓不同啮合位置应力的时间历程曲线。研究表明啮合轮齿廓不同位置的应力具有相似的变化规律;与外啮合的行星齿轮轮廓应力相比,内啮合行星齿轮齿廓的应力较大。在此基础上,对比分析了风电行星齿轮副的关键工况参数对啮合面和非啮合面的瞬态接触的影响,为以改善行星齿轮啮合性能和可靠性为目标的动态优化设计方案确定提供有益的指导。     

基于正交试验的双圆弧齿轮约束模态模型研究北大核心

齿轮模态分析主要依靠数值模态分析和试验模态分析法,存在求解过程繁琐且无法直接获取齿轮参数与模态频率振型之间耦合关系的问题。为进一步掌握齿轮主要参数对约束模态频率的影响,根据模态有限元计算理论,对双圆弧齿轮约束模态模型进行研究;分析前6阶模态振型图,采用正交试验方法,运用方差分析,计算各因素对模态频率的影响因子;定量分析双圆弧齿轮的齿数、模数、螺旋角、齿宽因素对约束模态的影响。结果表明:齿数是影响固有频率的主要因素,其次是模数、螺旋角和齿宽;对试验结果进行中心化一次非线性回归模型计算,建立双圆弧齿轮约束模态频率计算模型,实现双圆弧齿轮约束模态的快速计算,对比验证1阶频率计算值的准确性。研究结果为全面研究双圆弧齿轮的振动和噪声特性提供参考。     

基于ANSYS Workbench的高速电主轴动力学特性分析

论文阐述了影响高速电主轴抗振能力的固有特性、动力响应和动力稳定性动力学特性。以高速、大功率的铣削加工中心电主轴为研究对象,采用ANSYS Workbench有限元软件对电主轴进行模态分析,研究电主轴的振型、固有频率和临界转速,获得电主轴各阶频率和振型,指出主轴远离抗振性的频率要求以及前支承的刚度和阻尼对主轴系统的振动的影响。通过模态分析为进一步的动力学分析提供必要的依据。