牵引电机扭矩激扰的机车齿轮传动系统非线性特性

考虑牵引电机扭矩变化和轮轨黏着力波动等外部激励,以及齿侧间隙、时变啮合刚度和传递误差等内部激扰,采用集中质量法建立了某和谐号机车直齿齿轮传动系统的动力学模型。利用数值方法求解了电机扭矩变化时齿轮传动系统的动力学响应。结合分岔图、相平面图、庞加莱截面图、时间历程图、频谱图,分析了电机扭矩变化对系统非线性特性的影响规律,揭示了系统由单周期、多周期到混沌运动的非线性动力学演化机理。     

转矩分流式齿轮传动系统的非线性动力学特性

为研究转矩分流式齿轮传动系统的非线性动力学特性,建立系统的非线性动力学模型,考虑了齿侧间隙、时变刚度、综合传动误差、阻尼和外激励等参数。使用PNF(Poincaré-Newton-Floquet)方法对系统的动力学微分方程进行求解发现,在不同的参数条件下系统会出现4种动态响应：简谐响应、次谐波响应、拟周期响应及混沌响应。4种状态下的时间历程、相图、Poincaré映射图、快速傅里叶变换(Fast Fourier transform,FFT)频谱图表明该系统有很强的非线性特性,应使用非线性理论进行更深入的研究。     

含间隙和时变啮合刚度齿轮传动系统的分岔和混沌

齿侧间隙和时变啮合刚度的存在,使齿轮传动系统中存在着丰富的非线性动力学行为。基于Poincare映射,建立了两自由度齿轮传动系统的数学模型,并通过数值仿真,说明了齿轮传动系统中存在着倍周期分岔、Hopf分岔和混沌等复杂的非线性现象。分析了系统参数对齿轮动力学行为的影响,进而为消除齿侧间隙和时变啮合刚度引起的非线性动力学行为指明了方向,为齿轮传动系统的优化设计奠定了基础。     

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。     

多因素条件下单级齿轮系统的非线性特性

考虑啮合刚度、齿侧间隙和轴承支撑间隙等因素,运用集中质量法建立了三自由度直齿圆柱齿轮副弯扭耦合非线性振动模型,并据此研究了各参数对齿轮系统非线性振动特性的影响。结果表明：齿侧间隙一定时,随着频率的升高,系统由周期运动通过激变直接进入混沌,然后又由混沌通过激变变为周期运动;在周期运动中,系统经过倍周期分岔,由双周期运动变为四周期运动,然后又通过逆倍周期分岔,由四周期运动变为双周期运动,之后又由双周期运动变为单周期运动;不同的输入转频条件下,间隙变化使系统表现出不同分岔特性,在某些特定频率下,间隙变化只增加系统响应能量变化,并不改变其动力学特性。     

滑动轴承-转子系统大参数范围非线性动力学特性

以采用短轴承模型的4自由度滑动轴承一转子系统为力学模型,在充分大的参数域上,研究系统的第一次分岔特性以及某些参数范围内系统的第二次分岔特性。结果表明,在较低转速范围系统的第一次分岔为倍周期分岔,第二次分岔即倍周期运动的分岔具有Hopf分岔和鞍结分岔两种模式,前者会导致混沌运动;后者会导致运动失稳。在较高转速范围系统的第一次分岔为Hopf分岔。     

含参激多自由度轧机传动系统非线性动力学特性

建立含参激多自由度轧机传动系统非线性扭振动力学模型,通过坐标变换将非线性方程组解耦成独立方程,应用Melnikov函数法给出谐波周期扰动力矩下系统出现混沌运动的条件。以某厂1780轧机传动系统为实际算例,将其简化成4自由度非线性扭振模型,通过理论分析和数值仿真对系统在电机扰动力矩、非线性刚度以及非线性阻尼影响下的分岔行为和混沌运动进行研究。运用分岔图、最大Lyapunov指数方法、相轨迹和Poincaré截面图对系统的全局动力学特性进行分析。结果表明,电机扰动力矩、非线性刚度以及非线性阻尼在一定范围变化时系统由周期倍化分岔、准周期运动直至混沌运动,同时出现间歇混沌现象。通过分析揭示了非线性扭振系统存在着复杂的分岔结构和混沌运动,为深入研究轧机传动系统非线性动力学行为的全局性态提供参考。     

强非线性单级齿轮系统的周期运动与全局分岔

针对含间隙和时变啮合刚度的强非线性齿轮系统动力学模型,用4阶变步长Runge—Kutta法对系统行为进行数值计算,做出了系统在不同参数值下的全局分岔图,显示了动力学系统通过倍周期分岔走向混沌的道路,并且为实际系统进行参数优化提供理论依据。通过分析揭示了强非线性齿轮系统存在着复杂的分岔结构,并为进一步研究其非线性动力学性能及控制提供理论依据。     

星形齿轮传动系统分岔与混沌的研究

迄今,未有文献详细研究复杂齿轮系统在强非线性因素激励下的混沌与分岔性态。建立了星形齿轮传动的间隙型非线性动力学模型并用数值解法进行了求解。研究了系统在改变激振频率或者齿轮副啮合阻尼比时产生的种类分岔以及通向混沌的途径。利用Poincare映射和分岔图详细描述了系统在倍周期分岔和拟周期分岔道路上吸引子由规则运动到混沌运动深化过程。发现了因变化阻尼比引起的周期倍化道路上存在的吸引子突变现象。从而首次从理论上揭示了星形齿轮系统非线性动力学行为的复杂性态。     

风电机组传动系统非线性动力学分析

考虑传动系统具有非线性刚度,建立了风力发电机组传动系统非线性动力学模型,对不同形式激励作用下风力发电机组传动系统的相轨迹图和Poincaré截面图进行了仿真研究,并应用分岔和混沌理论对风力发电机组传动系统进行稳定性分析。进一步研究了系统周期运动的稳定性以及通过倍周期分岔进入混沌的过程,给出了非线性刚度对风力发电机组传动系统稳定性的影响,仿真结果表明,负非线性刚度有利于系统保持稳定性,系统出现混沌的激励参数随负非线性刚度的增大而增大。     

考虑PMSM转子偏心作用的EV动力传动系统非线性扭振特性分析

针对在路面激励,系统阻尼以及惯性负载作用下,纯电动汽车（Electric vehicle,EV）动力传动系统呈现复杂的非线性扭转振动特性,造成EV动力传动系统失稳的问题,考虑永磁同步电机（Permanent magnet synchronous motor,PMSM）制造和安装引起的静态偏心和路面激励引起的动态偏心的影响,建立EV动力传动系统非线性扭振模型,求解并分析无扰动Hamilton系统的平衡点,采用控制变量法分别研究路面激励波动,系统阻尼渐变以及惯性负载跃变对EV动力传动系统非线性扭振特性的影响,得到EV动力传动系统失稳的具体途径和机理。研究表明：分别取路面激励f₁、系统阻尼μ₁及惯性负载m₁作为单一变量,当f₁ < 0.23,μ₁ > 0.2或0 < m₁ < 0.3时,EV动力传动系统表现为稳定的一周期运动;当0.23 < f₁ < 0.52,0 < μ₁ < 0.2或0.3 < m₁ < 0.5时,EV动力传动系统由倍周期分岔通往混沌运动;当0.52 < f₁ < 0.62或0.5 < m₁ < 0.6时,EV动力传动系统由混沌运动转变为三周期运动;随着路面激励f₁或惯性负载m₁的进一步增大,即0.62 < f₁ < 0.8或0.6 < m₁ < 0.85时,EV动力传动系统表现为倍周期运动与混沌运动交替的运动状态,而随着系统阻尼μ₁进一步增大,即μ₁ > 0.2时,系统始终表现为稳定的一周期运动。     

齿面摩擦对齿轮传动系统分岔与混沌特性的影响分析

为研究齿面摩擦对直齿圆柱齿轮传动系统振动特性的影响,建立了包含齿面摩擦在内的六自由度齿轮啮合耦合型动力学模型。模型采用能量法计算齿轮啮合的时变啮合刚度,同时考虑了啮合误差、间隙非线性以及负载扭矩等因素。通过四阶变步长Runge-Kutta积分法对模型进行数值分析,得到齿轮系统随齿面摩擦系数变化下的时间历程图、相位图、Poincare截面图、分岔图等,定性分析了齿轮系统对齿面摩擦变化下的动力学周期、拟周期、分叉和混沌的运动演化历程,并通过实验进行了验证。结果表明,随着齿面摩擦系数的增大,齿轮系统动态特性响应逐渐复杂。     

单盘柔性碰摩转子系统的非线性动力学特性分析

摩擦中的转子系统由于其强非线性动力学特性,表现出倍周期分岔、概周期运动和混沌等复杂现象.基于单盘柔性Jeffcott转子系统的力学模型,采用变步长四阶Runge-Kutta法进行数值仿真计算,通过运用周期分岔图、轴心轨迹图、Poincaré截面图及最大碰摩力示意图,研究了系统的模型参数与其动力学特性的本质关系.计算结果...     

齿轮耦合的转子-轴承系统非线性动力特性的研究

在考虑齿轮时变啮合刚度、齿侧间隙、脱齿、挤齿及齿背接触 等因素的情况下,建立了齿轮耦合的转子—滑动轴承系统的多自由度动力学模型。用数值方 法研究了该系统的质量不平衡响应,结果发现,由于齿轮时变啮合刚度的影响,随着转速的 增加,系统动力学响应首先由周期运动向准周期运动变化,当转速超过某一值时,系统的响应将由准周期运动发展为混沌运动;由于混沌运动,转子将沿齿轮中心线方向产生很大的变 形,脱齿、齿背接触及挤齿现象也将发生,可能导致系统产生破坏。     

单级齿轮传动系统的Hopf分岔与混沌研究

为研究齿轮传动系统中齿侧间隙等非线性因素对系统振动特性的影响,综合考虑齿侧间隙、时变啮合刚度、综合啮合误差和轴承纵向响应,建立了三自由度单级直齿轮副传动系统的扭转振动非线性动力学模型;采用变步长4-5阶Runge-Kutta法,对系统运动的状态方程进行了数值求解;构建了系统的Poincaré截面,得到了系统的分岔图。结合系统相图、Poincaré映射图及FFT频谱图,分析了系统在激励频率变化时的动力学特性,发现系统在不同激励频率下会发生Hopf分岔、环面倍化、擦切分岔及倍化分岔。     

行星齿轮系扭转非线性振动建模与运动分岔特性研究

建立行星齿轮系扭转非线性振动模型,模型中考虑了行星齿轮系各齿轮副间的时变啮合刚度、齿侧间隙以及综合传递误差等非线性因素;推导出系统的量纲一振动微分方程,采用数值积分方法研究行星齿轮的运动特性随转速以及齿侧间隙等参数的分岔特性,结合Poincaré图形分析,研究转速、啮合阻尼以及齿侧间隙等参数对系统分岔特性的影响。结果发现,随着转速的逐渐增大,系统会通过激变途径进入到混沌运动,而随着齿侧间隙的逐渐增大,系统会通过倍周期分岔途径进入到混沌。阻尼过小将会导致行星齿轮系统的稳态运动由短周期运动向复杂运动转变。齿侧间隙是影响系统运动分岔特性的重要因素,但是影响范围主要限于量纲一齿侧间隙大于3.5的大间隙区段。     

高维含间隙振动系统的分岔与混沌研究

通过用解析法和变步长四阶Runge-Kutta数值法相结合,对一类三自由度含间隙弹性约束系统进行分析与仿真,证明三自由度含间隙系统通向混沌的道路不仅有倍周期道路和拟周期道路,而且还有包含Neimark-sacke,分岔的倍周期道路、包含叉式分岔的倍周期道路等复杂的混沌演化过程。对该系统分岔与混沌行为的研究,为工业实际中含间隙机械系统和冲击振动系统的优化设计提供理论依据。     

一类摩擦振荡系统的混沌演化过程研究

建立了具有非线性刚度弹簧的摩擦振荡系统的动力学模型,利用变步长的四级四阶Runge-Kutta算法和Poincar啨映射方法,对一类摩擦振荡系统参数进行仿真,证明了摩擦振荡系统中存在倍周期分岔、Hopf分岔和阵发性分岔,并且给出了发生倍周期分岔、Hopf分岔和阵发性分岔及通向混沌道路的具体参数和形成过程。通过分析摩擦振荡系统的分岔与混沌行为,表明选择适当的系统参数组合,可避免系统在运行过程中出现概周期甚至混沌现象,降低噪声,改善工作环境。     

齿轮传动系统非线性动力学特性分析

文中以航空发动机附件的直齿圆柱齿轮传动系统为研究对象,利用集中质量法建立了系统的耦舍振动模型,在模型中考虑了时变啮合刚度、静态传递误差和齿侧间隙等非线性因素.利用Runge-Kutta数值计算方法对系统的非线性动力学方程进行求解,得到了系统的动态仿真结果,结果显示系统具有很强的非线性,并结合时间历程、相平面和Doincaré截面图对响应进行了分析比较.讨论了内部激励频率对系统动态特性的影响,分析了系统随着内部激励频率的变化表现出的不同运动状态.     

永磁电机转子碰摩系统周期运动的稳定性与分岔

建立了永磁电机转子—定子碰摩系统的分段线形刚度和阻尼的动力学模型,当转子、定子碰摩时存在丰富的非线性动力学行为。基于Poincare映射研究了其周期运动的稳定性以及经倍周期分岔、Hopf分岔向混沌的转迁过程;分析了系统参数对碰摩系统运动行为的影响,为适应电机高速化的发展,提高其在高速下的安全稳定可靠运行奠定理论基础。