星型轮系人字齿轮传动系统三维有限元建模和模态特性分析

以一种星型轮系人字齿轮传动系统为研究对象,为了查找系统共振原因,建立模态分析3D有限元模型,分析了星型轮系人字齿轮传动系统的模态特性。根据星型轮系试验测试结果,发现转频激励和啮频激励引起的共振是系统振动幅值的主要组成部分;根据这一现象,基于齿轮啮合刚度矩阵,建立3D有限元模型,分析了系统的模态特性。结果表明,仿真所得转频共振模态和啮频共振模态与试验均具有唯一对应性,啮频共振模态主要表现为内齿圈的5节径振型耦合齿轮副扭转振型。该有限元模型的建立为星型轮系人字齿轮传动系统的共振预测和共振原因分析提供了有价值的参考方法。     

对中误差对人字行星传动系统动态特性的影响

对中误差会影响人字行星传动系统的运作平稳性,因此通过建立人字行星系统集中参数模型以及有限元模型,结合人字齿轮对中误差与轴系柔性,分析了误差对人字行星传动系统动力学特性的影响。结果表明,对中误差会降低人字齿轮啮合刚度,使齿轮两侧受载不平衡而造成齿轮偏载。此外,轴的柔性能减小齿轮的偏载程度,因此适当增加轴的柔性可以使齿轮两侧得受载更平衡,对误差有补偿作用。     

星型轮系人字齿轮传动系统动力学建模与振动特性分析

以一种星型轮系人字齿轮传动系统为研究对象,基于有限元节点法,建立了考虑轴-轴承-刚性转子-齿轮啮合作用的系统级动力学模型。基于轴承振动速度均方根值随转速的变化规律,分析了系统的动态特性;将理论分析结果与试验数据进行对比,验证了模型的可行性;综合分析齿轮系统的振动特性和模态特性,对系统进行了共振定位和共振原因分析。研究表明,理论分析与试验结果具有较好的一致性。研究为星型轮系人字齿轮传动系统的共振预测和共振原因分析提供了有价值的参考方法。     

多级人字齿齿轮传动振动特性有限元分析

采用三维实体单元有限元法,建立多级人字齿齿轮传动系统有限元模型,根据转子动力学基本理论和齿轮啮合原理,计算了考虑齿轮啮合接触的齿轮系统的固有频率和模态。研究轴承支撑刚度、Rayleigh阻尼对该齿轮转子振动特性的影响。运用此方法可以在多级人字齿齿轮传动系统设计时避开齿轮箱啮合工作频率,避免由机械共振造成的整机故障,并为齿轮箱系统故障诊断提供理论支持。     

啮合相位对人字齿行星齿轮传动系统均载的影响

基于集中参数法建立了人字齿行星齿轮传动系统平移-扭转耦合非线性动力学模型,模型中考虑了人字齿行星齿轮传动系统多重啮合间相位关系,提出了计入啮合相位的时变啮合刚度,综合考虑了各构件的支撑刚度、误差激励。研究了啮合相位对人字齿行星齿轮均载的影响,结果表明:理想啮合状态下,均布式人字齿行星齿轮系统中,啮合相位系数为0时,系统均载系数为1,同时抑制了系统平移振动;非均布式人字齿行星齿轮系统中,啮合相位系数为0时,系统均载系数为1,同时抑制了部分平移振动。无啮合相位差的人字齿行星齿轮系统均载系数较相位差不为0时小。微调行星齿轮的几何相位,不改变系统传动比及尺寸;调整行星齿轮齿数关系,虽系统的传动比及尺寸略有变化,但系统的均载系数更小,同时抑制系统了平移振动。在单级人字齿行星齿轮试验台上对不同啮合相位的行星齿轮系统进行了均载试验研究,验证了理论分析结果的有效性。     

“分扭-并车”传动系统均载弹性轴扭转刚度精确计算

直升机主减速器齿轮"分扭-并车"传动系统中,弹性轴的扭转刚度对传动系统的均载性能有重要影响,并与其花键联接段的扭转刚度密切相关。为精确计算均载弹性轴的扭转刚度,结合Lisp语言编程及ABAQUS有限元软件的建模功能,建立了带有渐开线花键联接的弹性轴有限元精确模型,通过模型分割及有限元分析计算,求得弹性轴扭转刚度的精确值。通过对比精确计算与工程简化计算所得到的弹性轴扭转刚度值,表明了精确计算的有效性和可靠性。     

考虑多轴柔性的人字行星齿轮传动系统动态特性研究

基于有限单元法,建立了一种全自由度人字行星齿轮传动系统动力学模型.模型将时变啮合刚度、综合啮合误差和啮合相位作为动态激励,分析了太阳轮轴柔性和行星轮轴柔性对人字行星齿轮传动系统中内外啮合动态啮合力和动态传递误差的影响.结果表明:轴的柔性变形对人字齿轮行星传动系统的动态特性具有显著影响,考虑轴柔性后,人字齿轮左右两侧斜齿...     

单输入齿轮分扭传动系统动态均载的刚度敏感性分析

基于集中参数法,建立了单输入齿轮分扭传动系统动力学模型,推导了系统动力学方程,分析了系统的动力学均载系数和均载系数的敏感度,研究了两分支双联轴扭转刚度和支撑刚度的偏差对系统均载系数的影响以及系统均载系数对双联轴扭转刚度和支撑刚度的敏感度。研究结果表明,系统均载系数随左分支双联轴刚度偏差值的增大先减小后增大,随右分支双联轴刚度偏差值的增大而增大;均载系数对双联轴扭转刚度的敏感度大于支撑刚度。     

人字齿轮功率二分支传动系统模态跃迁现象

模态跃迁会导致人字齿轮功率二分支传动系统的动力学特性剧烈变化,因此,在该类系统的动态设计过程中,必须对模态跃迁现象进行分析。建立了人字齿轮功率二分支传动系统扭转振动模型和扭转自由振动微分方程,通过分析计算系统扭转振动固有频率和模态振型,将人字齿轮功率二分支传动系统扭转振动模式归纳为耦合振动模式和分支齿轮振动模式两类模态振型。在此基础上,研究了人字齿轮功率二分支传动系统扭转振动的模态跃迁现象,确定了系统扭转振动固有频率轨迹发生模态跃迁现象的准则:对于耦合振动模式和分支齿轮振动模式,不同类型模态振型之间不会发生模态跃迁,同类型的模态振型之间将会发生模态跃迁。最后,通过实例计算验证了所提出模态跃迁准则的准确性。     

基于动力学的分扭传动系统均载特性分析

以提高分扭传动系统的均载性能为目的,采用动力学分析方法研究系统的均载特性。建立了齿轮副特征矩阵和齿轮间耦合刚度矩阵,通过矩阵拼装得到了分扭传动系统的动力学方程。定义了系统均载系数,计算得到直齿轮和人字齿轮的啮合刚度,给出了由于安装误差造成的齿轮啮合时的误差表达式。研究得出:各构件单独存在安装误差时,不同构件对系统均载系数影响不同;各构件同时存在安装误差时,构件间对系统均载系数的影响可能被抵消;两级传动间连接的扭转刚度对系统均载系数影响较大。结果表明,可以通过调节某一构件的安装误差或减小两级传动间连接的扭转刚度提高系统的均载性能。     

二分支人字齿轮传动系统的固有频率参数灵敏度分析

针对某大功率舰船中常用的二分支人字齿轮传动系统，计算其固有频率的参数灵敏度数值，分析了啮合刚度、转动惯量、制造误差等结构参数的变化对传动系统固有频率的影响；建立分支传动的扭转动力学模型，利用有限元分析验证了分支传动的振动模态特性；采用模态法推导出多元激励下的参数灵敏度表达式，并将其应用于二分支人字齿轮传动系统的平稳性分析。基于理论计算的灵敏度数值和实际工作条件，对传动系统结构进行了优化设计。实例验证发现，由此获得的修改方案明显改善了轮系的抗振性能；该分析方法获得的关键参数对系统实现抗振降噪效果明显。该分析方法同样可用于其他类型分支传动的减振降噪设计。     

双输入圆柱齿轮动力分流传动系统的静力学均载特性研究

针对双输入圆柱齿轮动力分流传动系统,建立了传动系统的静力学分析模型,模型中考虑了齿轮副的啮合变形、齿轮中心的横向变形、双联齿轮轴的扭转变形、齿轮安装误差和支撑刚度等因素。根据传动系统的力矩和力平衡条件,以及其闭环结构的变形协调条件,建立了系统的静力学平衡方程,求解了系统各分支双联齿轮轴的转矩及各分支均载系数,获得了安装误差、安装角、双联齿轮轴扭转刚度对系统均载系数的影响规律。研究结果表明,误差具有累加作用,各误差综合作用时系统均载系数显著增大,并车级齿轮安装误差对系统均载性能的影响大于分扭级;在该组参数条件下,两输入安装角为166°左右时,系统左右输入均载系数相等;降低双联齿轮轴扭转刚度有助于提高系统均载性能,合理配置分扭级安装角和双联齿轮轴扭转刚度差值有利于进一步改善均载性能。     

人字齿轮传动系统动力学建模与仿真分析

以某人字齿轮传动系统为研究对象,提出了一套齿轮系统级动力学建模和仿真分析的方法。基于有限元节点法建立考虑刚性转子-轴-轴承-齿轮啮合作用的动力学模型,分析系统的共振转速,与实验结果进行对比,验证了有限元节点法模型的可靠性和局限性;基于节点法齿轮啮合作用建模方法建立三维有限元模态分析模型,分析了齿轮系统的固有频率和振型;最后,结合模态分析和响应分析,与实验结果进行对比,判断实验共振原因,实现共振定位,为实验减振避振提供了方向。     

同轴面齿轮传动系统动态均载特性研究

基于集中质量法建立了同轴面齿轮传动系统弯扭耦合动力学模型,定义了系统动态均载系数计算方法,将均载系数与TRP试验结果进行对比,验证均载计算方法的可靠性,并开展齿轮支撑刚度对系统动态均载特性影响规律的研究.结果表明:输入齿轮支撑刚度对系统输入、输出端均载系数均影响较大,适当减小输入齿轮支撑刚度有利于改善系统的均载性能;惰轮支撑刚度对系统输入端均载系数影响较大,对输出端均载系数影响较小;面齿轮支撑刚度变化对系统输入、输出端均载系数影响均很小,系统均载性能变化不大.     

考虑构件偏心时磁场调制型磁齿轮传动系统的主共振

考虑磁场调制型磁齿轮传动系统中内转子偏心,建立了基于时变磁耦合刚度的参数振动动力学模型,采用多尺度法推导了内转子上转矩激励频率接近系统固有频率时的共振响应计算公式,分析了算例系统的主共振响应。结果表明:当转矩波动频率接近系统不同阶固有频率时,产生的共振振幅相差较大,且共振响应中只有一个自由度的振幅很大,而其他自由度振幅很小;系统响应中激励频率占主导成分,而激励频率与磁耦合刚度波动频率的组合频率对系统响应影响很小。较大的主共振会严重恶化系统动力学行为,对其进行研究可以为深入探索该系统的动力学特性、优化不同工况环境下的设计参数提供理论依据。     

面齿轮传动分扭系统扭转振动的固有频率分析

基于集中质量法,建立了面齿轮传动分扭系统的动力学模型,模型中考虑了系统的扭转振动自由度。列出了系统的刚度矩阵和质量矩阵,求出了系统的各阶固有频率,分析了输入轴和面齿轮轴的扭转刚度以及面齿轮啮合刚度对系统固有频率的影响。结果表明,输入轴和面齿轮轴的扭转刚度对系统的高阶固有频率有较大的影响,面齿轮平均啮合刚度对系统的低阶固有频率有较大的影响。     

弹性联轴器对车辆动力传动系统扭振特性影响研究

车辆动力传动系统属于多自由度扭转振动系统，其轴系的扭转振动是影响其系统安全的重要因素之一。文中通过建立某车辆动力传动系统的多自由度质量-弹性-阻尼动力学模型，根据振动理论并依托系统扭振实验研究了3种弹性联轴器对该系统扭振特性的影响规律，着重分析联轴器刚度和阻尼对系统固有频率、固有振型、强迫振动响应等模态参数的影响。通过对比研究获得如下结论．匹配的弹性联轴器可以调整系统的低阶固有频率、避免系统发生共振、衰减共振振幅和发动机输出力矩的幅值不均匀性，即改善动力传动系统的扭振特性。     

修形人字齿轮振动测试试验台可行性验证

为验证封闭功率流式修形人字齿轮振动测试试验台的可行性,首先,搭建封闭功率流式人字齿轮系统振动测量试验台,依据试验台建立了包含陪试齿轮、试验齿轮以及加载扭力轴的24自由度啮合型弯-扭-轴耦合振动模型;然后,选用设计的某人字齿轮齿面三维修形的试验齿轮作为计算实例,分析了不同扭力轴刚度下,陪试齿轮对试验齿轮啮合线向相对振动加速度的影响。结果表明,在给定工况下,陪试标准齿面人字齿轮对修形人字齿轮的齿面相对振动影响为1.35%,远低于修形齿面18.2%的减振率,因此用该试验台进行人字齿轮传动系统齿面三维修形减振测试切实可行。陪试齿轮对试验齿轮振动的影响程度随着扭力轴刚度增加而增加,故试验中在满足系统强度、传动平稳及布置要求的前提下,应将扭力轴扭转刚度设计的尽量低,应最大幅度地降低扭力轴扭转刚度设计值,以减小陪试齿轮对试验齿轮振动测量的影响。     

高速人字齿轮传动系统动力学特性研究

基于有限元数值解析法给出了人字齿齿轮传动系统的动力学方程并建立了转子-轴承-齿轮动力学系统的模型。建模过程中考虑了转子轴的剪切、弯曲、扭转、轴向力、陀螺效应及内阻尼的影响,同时也考虑了人字齿齿轮副的时变啮合刚度和传动误差的影响。并对高速齿轮转子进行了动力学分析,与试验齿轮箱实测数据对比基本吻合。     

安装误差对功率三分支传动均载特性的影响

功率三分支传动系统由功率双分支闭锁轮系和行星轮系组成,为了揭示功率三分支传动系统的载荷分配机理,建立了功率闭环特性下的各齿轮扭转角位移协调条件、力矩平衡条件、弹性支承条件,得到系统的均载系数,分析了安装误差、浮动、扭转刚度对均载系数的影响。结果表明,安装误差是影响均载特性的主要因素,误差越大,均载性能越低;太阳轮和内齿圈同时浮动时,均载系数在0.96~1.04波动,载荷分配在±5%以内,可以较好的改善均载性能。